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Isolation pour raccords de câbles d'alimentation électrique et son procédé de fabrication. -
La présente invention concerne une isolation utilisée aux raccords de câbles d'alimentation électrique du type armé multiple, à huile, à huile sous pression, etc. Jusqu'à présent, la pratique a consisté à envelopper les raccords de câbles d'a- limentation électrique des types précités au moyen de papier imprégné d'huile, feuille par feuille ou ruban par ruban. Ce
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procédé présente de sérieux inconvénients en ce sens que la construction de cette isolation sur place exige énormément de temps, tandis qu'au cours de cette période, l'humidité est aisément absorbée par l'isolation par suite du milieu ambiant dans lequel cette construction est effectuée, par exemple les . trous d'homme, etc.
La présente invention a pour objet d'éliminer ces inconvénients et d'obtenir une isolation permettant de réduire sensiblement la durée requise pour l'opération d'assemblage des câbles d'alimentation, tout en empêchant également l'ab- sorption de l'humidité, augmentant ainsi sensiblement la résis- ue diélectrique de l'isolation. La présente invention est csaractérisé en ce qu'une ou plusieurs couches de cylindres en papier préalablement formés du type fendu sont disposées sur les âmes des câbles.
Dans les dessins annexés : la figure 1 est une coupe transversale d'un exemple d'isolation de la présente invention la figure 2 est une coupe transversale imaginaire destinée à être comparée avec l'isolation de la présente inven- tion ; la figure 3 est un schéma du vecteur de champ sur les lignes de séparation de l'isolation de la présente invention ; la figure 4 illustre le cadre pour préparer l'isolation suivant la présente invention ; la figure 5 illustre un autre exemple du procédé de fabrication du raccord d'isolation pour le câble d'alimentation de la présente invention ; la figure 6 illustre les couches de papier formées, découpées dans la direction radiale comme le montre la figure 5 ;
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la figure 7 montre les couches de papier stratifiées de la figure 6 dans une position déplacée ;
la figure 8 illustre un autre exemple d'un raccord isolé formé par le procédé de la présente invention et les figures 9a et 9b sont des coupes transversales du raccord d'isolation illustré à la figure 8.
L'invention sera décrite ci-après en se référant aux exemples illustrés dans les dessins annexés. A la figure 1, l'âme de câble 1 comporte une isolation 2a suivant la présente invention, enroulée sur l'âme de câble 1 pour former une ligne de séparation 3a, ainsi qu'on le décrira ci-après. La figure 1 montre trois couches d'isolation 2a, 2b et 2c. La couche 2a est enroulée près de l'âme de câble 1 et elle comporte une ligne de séparation 3a. Une deuxième couche 2b est enroulée près de la.., @ couche 2a et comporte une ligne de séparation 3b. Une troisième couche 2c est enroulée autour de la couche 2b et comporte une ligne de séparation 3c.
La ligne de séparation en colimaçon, par exemple la ligne 3a, est formée en enroulant l'isolation 2a sur l'âme de câble 1, ainsi que sur l'isolation elle-même d'une manière qui sera décrite ci-après . On supposera, par exemple, qu'une isolation cylindrique, par exemple celle représentée en
2a à la figure 2, est réalisée en papier et est placée sur l'âme de câble 1, tandis qu'une ligne de séparation 4a est découpée dans une direction radiale au moyen d'une lame, une deuxième couche d'isolation 2b et une troisième couche d'isolation 2c étant prévues sur la couche d'isolation 2a, tandis que des lignes de séparation analogues 4b et 4c sont découpées dans des direc- tions radiales dans les isolations 2b et 2c respectivement.
On considérera à présent la direction du vecteur de champ aux lignes de séparation 4a, 4b et 4c lorsqu'une tension est appliquée.
Etant donné que la direction du vecteur de champ coïncide à peu près avec celle de la ligne de séparation, la résistance diélec-
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trique aux gnes .-ftrin 4&, 4Z, 4s. rnm<Timatt une rupture de l'isolation est plus susceptible de se produire ces pointa.
Toutefois, suivant la présente invention, les lignes de séparation 3a, 3b, 3c ne s'étendent pas dans la direction radiale, mais elles forment en fait des courbes en colimaçon comme le montre la figure 1, de sorte que la résistance diélec- trique est de loin plus élevée aux endroits des lignes de sépara- tion. Ce phénomène sera expliqué en se référant à la figure 3.
Le vecteur de champ Etdans la direction tangentielle au point P (distance à partir du centre représentée par X) sur la ligne de séparation 3a formée dans l'isolation 2a du raccord de câble ayant un rayon intérieur r et un rayon extérieur R est calculé d'après la formule :
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Le vecteur Ex dans la direction radiale est représenté par la formule :
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V étant la tension appliquée à l'isolateur. Partant, Eeest égal à Ex multiplia par cos E .- Etant donné que cos E est inférieur à 1, on peut considérablement élever la tension de rupture au peint P.
On peut également faire en sorte que e soit égal à 90 à un point de l'électrode intérieure CX- r) où l'intensité de champ dans la direction radiale est la plus élevée, de façon que la composante du vecteur de champ parallèlement à la ligne de séparation soit égale à zéro.
On décrira à présent le procédé de fabrication de l'isolation 2a comportant la ligne de séparation précitée 3a. On prépare tout d'abord un cadre 5 ayant un gradient de comme le montre la figure 4. On place, dans le cadre, du papier décou-
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pé en feuilles de même dimension et ayant une longueur de 2ÒR. les feuilles étant ensuite disposées l'une au-dessus de l'autre jusqu'à ce qu'on atteigne une épaisseur Rr. On découpe ensuite la patte A de l'extrémité gauche.
De la sorte, on obtient un corps stratifié B ayant une longueur au sommet de 2Ór et une longueur à la base de 2ÒR/
On décrira à présent, en se référant aux figures 5,6 et 7, un autre procédé de fabrication d'un raccord d'isolation pour un câble d'alimentation dans lequel chacune des couches d'isolation cylindriques comporte une ligne correspondante à section transversale en colimaçon. Dans cet exemple, on enroule continuellement une feuille de papier isolant sur une conduite ayant un rayon r, jusqu'à ce que le rayon extérieur de la couche d'isolation soit de R. On découpe ensuite la couche de papier obtenue dans la direction d'épaisseur radiale comme le montre la figure 5, puis on la déroule pour obtenir dès feuilles de papier stratifiées ayant une section transversale trapézoïdale comme le montre la figure 6.
Les longueurs du côté supérieur, du côté inférieur et de la hauteur du trapèze sont 2Ò r, 2ÒR et Rr res- pectivement. Chaque feuille de papier est ensuite déplacée pour former les feuilles de papier statniféds ayant la section trans- versale illustrée à la figure 7, puis elles sont enroulées succes- sivement sur un cylindre ayant un rayon extérieur de r, pour obtenir un isolateur cylindrique avant des lignes correspondantes à section transversale en colimaçon illustrées en 2a et 3d à la figure 3.
Après avoir été façonnée de la sorte, l'isolation et traitée par séchage, imprégnalticon d'huile et analogues, puis elle est utilisée comme isolation de renforcement dans les raccords de câbles d'alimentation électrique,
Antérieurement, il fallait au moins 5 heures pour appli- quer une isolation de renforcement à un raccord de câble à huile pour 275 KV. En utilisant l'isolation de renforcement de la pré- sente invention, l'application de cette isolation nécessite à présent seulement environ 30 minutes. L'opération de raccordement
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réelle est également considérablement smplifée. Etant donné que la ligne de séparation ne s'étend pas dans une direction radiale, la résistance diélectrique est également fortement améliorée.
De plus, étant donné que le recouvrement des feuil- les n'est pas effectué individuellement comme c'était le cas dans le passé, l'opération suivant la présente invention empêche l'isolation d'absorber l'humidité, même lorsque cette opération est effectuée dans un trou d'homme humide. En outre, étant donné que la surface de la partie de recouvrement en colimaçon est plus grande, la résistance mécanique de l'isolation finale est plus élevée.
Dans un autre exemple de la présente invention, une ou plusieurs feuilles de pellicule plastique ou de papier impré- gné d'huile sont introduites dans une face correspondante formée par les deux extrémités de chaque couche d'isolation cylindrique, puis elles sont enroulées sur les surfaces périphériques de l'âme du câble. Comme le montre la figure 8, les couches d'isolation cylindriques permettent un enroulement aisé de la couche d'isola- tion en une disposition cylindrique sur la surace de l'âme du câble et le cylindre sous-jacent d'isolation.
La figure 9a montre une coupe transversale du raccord d'une couche d'isolation enroulée sur la longueur d'un câble d'alimentation et la figure 9b est une coupa transversale du même raccord, prise perpendiculairement à la longueur du câble.
A la figure 9b, les lignes en pointillés montrent une feuille de pellicule plastique ou de papier imprégné d'huile en- roulée sur la surface de l'âme d'un câble et la surface de la couche d'isolation, cette feuille étant également introduite dans une face correspondante entre les deux extrémités de la couche d'isolation cylindrique, permettant ainsi un enroulement ou un enveloppement aisé de la couche d'isolation, tout en rendant
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compact l'assemblage de raccord constitué de l'âme de câble et des couches d'isolation.
Dans un raccord isolé d'un câble du type à huile à âme unique de 600 mm2 pour 70 KV ayant des diamètres de d1-49,3 mm, d = 70 mm et d3= 90 mm, ainsi que des longueurs de 11= 280 mm et 12= 720 mm, et comportant un papier imprégné d'huile d'une épaisseur de 0,125 mm, les résultats d'un test de rupture par application d'un courant alternatif entretenu et d'un test de rupture par impulsions étaient respectivement de
225 KV et 580 KV. Les tensions résultant des tests de rupture précités sont comparables ou supérieures à celles obtenues par le procédé d'enroulement classique "ruban-sur-ruban" pour former un raccord isolé.
Le réenroulement d'une couche d'isolation déroulée est effectué aisément par suite de la présence de la pellicule plastique ou du papier imprégné d'huile placé entre les couches d'isolation ou entre la couche d'isolation et l'âme du câble, ce qui donne lieu à une augmentation de la force de tassement ou de serrage des couches d'isolation. De plus, l'âme du câble et les couches d'isolation adhèrent parfaitement l'une à l'autre, donnant ainsi lieu à un assemblage de raccord compact présentant une meilleure résistance à la rupture. Cet assemblage d'isolation est particulièrement approprié pour les raccords de câbles du type à huile ou à huile sous pression auxquels sont appliquées des tensions comprises entre 70 et 500 KV.
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Insulation for electrical power cable fittings and its manufacturing process. -
The present invention relates to insulation used in electrical power cable connections of the multiple armored type, oil, pressurized oil, etc. Heretofore, the practice has been to wrap power supply cable fittings of the above-mentioned types with oil-impregnated paper, sheet by sheet or tape by tape. This
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The method has serious drawbacks in that the construction of this insulation on site is extremely time-consuming, while during this period moisture is readily absorbed by the insulation due to the ambient environment in which this construction is. performed, for example the. manholes, etc.
The object of the present invention is to eliminate these drawbacks and to obtain an insulation which makes it possible to substantially reduce the time required for the operation of assembling the power cables, while also preventing the absorption of moisture. , thus significantly increasing the dielectric strength of the insulation. The present invention is characterized in that one or more layers of pre-formed slit type paper cylinders are provided on the cores of the cables.
In the accompanying drawings: Figure 1 is a cross section of an exemplary insulation of the present invention; Figure 2 is an imaginary cross section for comparison with the insulation of the present invention; Figure 3 is a diagram of the field vector on the isolation separation lines of the present invention; Figure 4 illustrates the framework for preparing the insulation according to the present invention; Fig. 5 illustrates another example of the method of manufacturing the insulation connector for the power cable of the present invention; Figure 6 illustrates the formed paper layers cut in the radial direction as shown in Figure 5;
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Figure 7 shows the laminated paper layers of Figure 6 in a displaced position;
Figure 8 illustrates another example of an insulated fitting formed by the method of the present invention and Figures 9a and 9b are cross sections of the insulation fitting shown in Figure 8.
The invention will be described below with reference to the examples illustrated in the accompanying drawings. In Figure 1, the cable core 1 comprises an insulation 2a according to the present invention, wound on the cable core 1 to form a separation line 3a, as will be described below. Figure 1 shows three layers of insulation 2a, 2b and 2c. Layer 2a is wound near cable core 1 and has a separation line 3a. A second layer 2b is wound near the ..., @ layer 2a and has a parting line 3b. A third layer 2c is wrapped around the layer 2b and has a separation line 3c.
The spiral separation line, for example the line 3a, is formed by winding the insulation 2a over the cable core 1, as well as over the insulation itself in a manner which will be described below. Assume, for example, that a cylindrical insulation, for example that shown in
2a in figure 2, is made of paper and is placed on the cable core 1, while a separation line 4a is cut in a radial direction by means of a blade, a second insulation layer 2b and a third insulation layer 2c being provided on the insulation layer 2a, while similar separation lines 4b and 4c are cut in radial directions in the insulation 2b and 2c respectively.
Consider now the direction of the field vector at the separation lines 4a, 4b and 4c when a voltage is applied.
Since the direction of the field vector roughly coincides with that of the separation line, the dielectric resistance
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Gene cudgel. -ftrin 4 &, 4Z, 4s. rnm <Timatt a break in the insulation is more likely to occur these pointa.
However, according to the present invention, the dividing lines 3a, 3b, 3c do not extend in the radial direction, but in fact form spiral curves as shown in Fig. 1, so that the dielectric resistance is much higher at the places of the dividing lines. This phenomenon will be explained with reference to figure 3.
The field vector Et in the tangential direction at the point P (distance from the center represented by X) on the parting line 3a formed in the insulation 2a of the cable fitting having an inner radius r and an outer radius R is calculated d 'after the formula:
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The vector Ex in the radial direction is represented by the formula:
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V being the voltage applied to the insulator. Hence, Ee is equal to Ex multiplied by cos E. - Since cos E is less than 1, we can considerably increase the breakdown voltage at the paint P.
It is also possible to make e equal to 90 at a point on the inner electrode CX- r) where the field strength in the radial direction is greatest, so that the component of the field vector parallel to the dividing line is zero.
The method of manufacturing the insulation 2a comprising the aforementioned separation line 3a will now be described. First, a frame 5 is prepared having a gradient of as shown in FIG. 4. One places, in the frame, cutout paper.
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pe in sheets of the same size and having a length of 2ÒR. the sheets then being arranged one above the other until a thickness Rr is reached. The tab A of the left end is then cut.
In this way, we obtain a layered body B having a top length of 2Ór and a base length of 2ÒR /
With reference to Figures 5, 6 and 7, a further method of manufacturing an insulation connector for a power cable in which each of the cylindrical insulation layers has a corresponding line in cross section will now be described. Spiral. In this example, a sheet of insulating paper is continuously wound on a pipe having a radius r, until the outer radius of the insulation layer is R. The resulting paper layer is then cut in the direction d. 'radial thickness as shown in Fig. 5, then unwound to obtain laminated sheets of paper having a trapezoidal cross section as shown in Fig. 6.
The lengths of the top side, bottom side, and trapezoid height are 2Ò r, 2ÒR, and Rr respectively. Each sheet of paper is then moved to form the statified sheets of paper having the cross section shown in Figure 7, then they are wound successively on a cylinder having an outer radius of r, to obtain a cylindrical insulator before corresponding lines with a spiral cross section illustrated in 2a and 3d in figure 3.
After being shaped in this way, the insulation and treated by drying, oil impregnalticon and the like, then it is used as reinforcing insulation in power supply cable fittings,
Previously, it took at least 5 hours to apply reinforcing insulation to an oil cable fitting for 275 KV. Using the reinforcing insulation of the present invention, the application of this insulation now requires only about 30 minutes. The connection operation
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actual is also considerably increased. Since the parting line does not extend in a radial direction, the dielectric strength is also greatly improved.
In addition, since the covering of the sheets is not carried out individually as was the case in the past, the operation according to the present invention prevents the insulation from absorbing moisture even when this operation. is performed in a wet manhole. Further, since the area of the spiral covering part is larger, the mechanical strength of the final insulation is higher.
In another example of the present invention, one or more sheets of plastic film or oil-impregnated paper are introduced into a corresponding face formed by the two ends of each cylindrical insulation layer, and then they are wound up on them. peripheral surfaces of the cable core. As shown in Figure 8, the cylindrical insulation layers allow easy winding of the insulation layer in a cylindrical arrangement over the surface of the cable core and the underlying insulation cylinder.
Figure 9a shows a cross section of the connector of an insulation layer wound along the length of a power cable and Figure 9b is a cross section of the same connector taken perpendicular to the length of the cable.
In Figure 9b, the dotted lines show a sheet of plastic wrap or oil-impregnated paper wrapped over the surface of a cable core and the surface of the insulation layer, this sheet also being introduced into a corresponding face between the two ends of the cylindrical insulation layer, thus allowing easy winding or enveloping of the insulation layer, while making
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compacts the joint assembly consisting of the cable core and insulation layers.
In an insulated fitting of a 600 mm2 single core oil type cable for 70 KV having diameters of d1-49.3 mm, d = 70 mm and d3 = 90 mm, as well as lengths of 11 = 280 mm and 12 = 720 mm, and having an oil impregnated paper with a thickness of 0.125 mm, the results of a break test by application of a sustained alternating current and a pulse break test were respectively of
225 KV and 580 KV. The tensions resulting from the above breaking tests are comparable or higher than those obtained by the conventional "tape-on-tape" winding process to form an insulated joint.
The rewinding of an unwound insulation layer is easily carried out due to the presence of the plastic film or oil impregnated paper placed between the insulation layers or between the insulation layer and the core of the cable, which gives rise to an increase in the packing or clamping force of the insulation layers. In addition, the cable core and the insulation layers adhere perfectly to each other, resulting in a compact joint assembly with better resistance to breakage. This insulation assembly is particularly suitable for cable fittings of the oil or pressurized oil type to which voltages between 70 and 500 KV are applied.
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