CA1296400C - Cable electrique, notamment isole au papier impregne, a l'extremite duquel est rapporte un dispositif de raccordement - Google Patents

Abstract

Câble électrique, notamment isolé au papier imprégné, à l'extrémité duquel est rapporté un dispositif de raccordement. DESCRIPTIF L'invention est relative à un câble électrique équipé d'un dispositif de raccordement (20) qui comprend un manchon (21) définissant un logement et présentant une couche intermédiaire (24) électriquement isolante interposée radialement entre deux couches respectivement intérieure(23) et extérieure (25), dont les caractéristiques électriques assurent le guidage du champ électrique, ledit logement étant délimité axialement par la couche intérieure (23) puis par les couches intermédiaire (24) et extérieure (25) qui affleurent, l'extrémité du câble (1) s'étendant dans le logement. Selon l'invention, le câble comporte un tube (43) isolant monté avec serrage dans le logement de façon à être en contact avec la couche intermediaire (24) et un espace ménagé à la périphérie du câble dans le logement est rempli d'une matière isolante (48). Application à la distribution d'électricité en moyenne tension. Figure 1.

Description

L'invention est relative a un c3ble électrique isr~lé comprenant une âme et équipé au mùins à l'une de ses extramites d'un dispositi~ de raccorrJe-ment qui comprend un manchon définissant un logement intérieur pourvu d'au moins une ouverture et présentant une couche intermédiaire électriquement isolante inter-posée radialement entre deux couches respectivement int~rieure et extérieure, dont les caractéristiques électriques assurent le guidage du champ électrique prenant naissance au sein de la couche isolante lorsqu'une dif-férence de potentiel s'établit entre ces deux couches, ledit logement etant délimité axialement, depuis une région la plus intérieure vers ladite ouverture, par la couche intérieure puis par les couches intermédiaire et extérieure qui affleurent, l'extrémité du câble s'étendant dans le logement par ladite ouverture, le dispositif de raccordement comprenant des moyens pour son raccordement mécanique à l'âme du câble.
L'invention concerne en particulier les 2û cables électriques de puissance, dans le domaine de la moyenne tension, c'est-à-dire celui couvrant l'ensemble ~es classes de tension comprises entre 12 e~ 36 KV, Par "dispositif de raccordement", on entend non seulement les moyens pour raccorder les âmes con~uctrices des câbles, mais surtout les moyens pour : reconstituer l'isolation des câbles.
Avec le développement des câbles secs, c'est-à-dire à isolation synthétique moulée, on a vu apparaître un certain nombre de dispositifs de raccorde-3û ment moulés d'une seule pièce, qui peuvent être montésde fa~on très simple à l'extrémité d'un cable, par emmanche-ment. On peut citer les prises montées aux extrémités des cables pour relier celles-ci de façon démontable à un , ~2~

~ 674~7-~2 appareil ~lectrique, les manchons pour hahiller une jonction entre deux extr~mités de câbles, et les blocs d'extrémit~s de câbles permettant le m~ntage d'une cosse aux extrémités des câbles.
L'emmanchement de tels dispositifs de ra~cordement sur l'extrémité d'un câble à isolation synthétique est aisée puisque cette isolation est constituée d'une matière sensiblemant rigide qui ne risque pas d'~tre endommagée durant cette op~ration. En revanche, l'opération d'emmanchement ne peut pas être envisagée pour des câbles à isolation rubanée, tels que des câbles isolés au papier imprégné, car elle provoquerait une déchirure de l'isolation.
Or l'emploi de dispositifs de raccordement moulés pour des câbles ~ isolation rubanée est recherché puis~ue ces dispositifs assurent un isolement complet due raccordement et présentent une fiabilité bien supérieure à celle offerte par les raccordements r~alisés par enrubannage. ~t il existe par ailleurs encore aujourd'hui un grand nombre de réseaux de distribution nergie électrique équ.ipés de câbles à isolation rubclnée.
Le but de l'invention esk donc de proposer des moyens pour monter un dispositif de raccordement du type précisé au début de l'expose, à l'extrémi~ d'un câble, en particulier d'un câble à
isolation rubanée sans risquer d'endommager cetke isolation.
Par ailleurs, dans un tel dispositif de raccordement, une différence de potenkiel importante s'~tablit, en service, enkre la couche intérieure et la surEace de la couche exté.rieure af~leurant dans le logement~ Des moyen~ doivent ~tre donc prévus pour contrôler la ligne de fuite qui s'étend axialement entre ces deux couches, dans le loyement.

o~ ~

3 67~7-36 Selon son aspect large, l'inven~ion consis-te ~ ' un c~ble ~lectrique isolé ~omprenan~ une ~me et é~uipé au moins a l'une de ses extrémités d'un dispositif de raccordement qul comprend un manchon définissant un logement intérieur pourvu d'au moi.ns une S ouver-ture at présentant une couche intermédiaire électriquement isolante interposée radialement entre déux couches respetivement intérieure et extérieure, dont les caractéristiques électriques assurent un guidage du champ électrique prenant naissance au sein de la couche isolan~e lorsqu'una diff~rence de potentiel s'établit entre ces deux couches, ledit logement étant délimité axialement, depuis une région la plu5 intérieure vers ladite ouverture, par la couche intérieure puis par les couches intermédiaire et extérieure qui affleurent, l'extrémité du câble s'étendant dans le logement par ladite ouverture, le dispositif de raccordement comprenant des moyens pour son raccordement mécanique ~ l'âme du c~ble, ledit câble caractérisé en ce qu'il comporte un tube électriquement lsolant monté dans le loyement de fa~on ~ être en contack avec au moins la kotalité d'une surface afileu.rante de la couche intermédiaire et de facon qu'une pression mécanique de serrage s'etablisse entre le tube et la couche lntermédiaire, en ce qu'un espace est ménagé à une périphérie du c~ble dans le logement, ledit espace étant délimité radialement entre le câble et le tube, et en ce qu'une matière électriquement i~olante remplit ledit espace.
Avantayeusement, les moyens selon l'invention comprennent des moyens pour le centrage du câble ~ l'intérieur du logement.
Selon une forme de réalisation pr~férée lesdits moyens ~,..I '~ 7 ; ~, , 3a 67487-362 de centrage compxennent un fourreau élastique pr~sentant une sur~ace int~rieure cylindrique destinée à recevoir le c~ble, et une surface extérieure conique destinée à cooperer avec l'ouverture du logement, ainsi qu'une fente s'étendant sur tou~e la longueur du fourreau et sur toute son épaisseur.
Avantageusement, l'espace susdit est délimité dans la direction longitudinale du câble d'une part par ledit ~ourreau et d'autre part par des moyens d'étanchéité portes par le cable et agenrés pour coopérer de façcon ~tanche avec la paroi délimitant ledit logement.
Selon une forme de réalization pr~férée, lesdits moyens d'etancheité comprennent une rondelle élastiyue de dimensions supérieures à celles de l'ouverture du logement, qui est solidaire du câble.
Avantageusement, ladite mati~re de remplissage est une résine polymérisable à froid De préféren~e la matière de ramplissage et les mat~rlaux constltuant resspectivement le tube, les moyens de centrage du cable e~ les moyens d'~tanchéit~, sont choisis de telle sorte que la matiere de remplissage adhere sur chacun de ces matériaux ainsi yue sur le cable.
D'autres détails et avantages de l'invention apparaf~ront au cours de la description suivante, d'une forme pr~ferée de r~alisation donnée ~ titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels:

' q La figure 1 est une vue en coupe lon~qitu-dinale d'une extrémité de câble ~lectrique ~quipé selon l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe trans-versale, selon la ligne II-II de la figure 1.
Sur la figure 1 est représenté un câble électrique unipolaire 1 du type isol~ au papier imprégné
comprenant de façon connue en soi une âme métallique 2 intérieure, recouverte successivement par une pluralité de couches superposées : plusieurs couches rubanées 3 de papier imprégné constituant l'isolation principale de l'âme 2 et dont on aperçoit en 3a la couche la plus extérieure, une couche rubanée 4 de papier métallisé, une gaine d'étanchéité en plomb 6 et une gaine la plus extérieure 7 en polychlorure de vinyle.
Un tel câble est utilisé dans le domaine des moyennes tensions défini précédemment.
En vue d'effectuer le raccordement de l'extrémité du câble 1, celui-ci a été dénudé de manibre que les couches de recouvrement précitées s'arrêtent à une distance déterminée du bout du câble. Une cosse de raccordement lû tubulaire a élé fixée par sertissage sur l'âme 2 du câble: cette cosse comprend de façon connue en soi un prolongement massif dans lequel est pratiqué un trou taraudé 11.
Dans cet exemple une couche 5 de papier à
haute permittivité diélectrique destiné 3 répartir localement le champ électrique, a été rubanée de fa,con à chevaucner une zone terminale de la couche 4 de papier métallisé
3û et une partie de la couche la plus extérieure 3a de papier imprégné.Puis une tresse métallique 13 de mise à la terre a été fixée par une extrémité sur la gaine en plomb B, comme représenté en 14 , -~69~
.. , s Dans cet exemple, le câble électrique ~
est destiné a être raccordé à une prise unipolaire mono-bloc et moulée 20 permettant de fixer de façon démontable l'extrémité du câble sur un appareil électrique, tel qu'un transformateur.
~ Cette prise est connue en soi et ordinaire-ment destinée a être emmanchée sur l'extrémité d'un cable sec, c'est-à-dire d'un cable à isolation synthétique .
: Il s'agit d'une prise mâle en forme de T comprenant notamment ùn manchon sensiblernent circulaire 21 destiné
à recevoir l'extrémité du câble, et un autre manchon sensiblement circulaire 22 destiné à recevoir une prise femelle.
Le manchon 21 présente notamment une paroi intérieure cylindrique circulaire 26 se terminant par une ouverture circulaire 27 à son extrémité libre, et par un fond 28 à sa seconde extrémité reliée à l'autre manchon 22. Le fond 28 comporte une ouverture 29 de diamètre inférieur au diamètre intérieur du manchon 21, 2û qui débouche dans l'autre manchon 22.
La prise 20 est essentiellement formée : de trois couches en élastomère superposées : une couche intérieure 23 conductrice, une couche intermédiaire 24 isolante et une couche extérieure 25 conductrice.
La paroi 26 du manchon 21 est définie dans la région du fond 28 par la couche interieure 23, dans la r~gion de l'ouverture 27 par la couche extérieure 25 qui affleure, et entre ces deux régions par la couche intermédiaire 24 qui affleure.
Sur la figure 1, l'extrémité du câble 1 traverse coaxialement le manchon 21 de la prise, et la cosse de raccordement 10 traverse le fond 28 de ce manchon, par l'ouverture 29 dont le diarnètre correspond a celui de la cosse, de façon que le trou taraudé 11 de la cosse 10 soit centré sur l'axe du manchon 22.
. Un plot de contact électriquc 30 est vissé
dans le trou taraudé 11, immobilisant axialement le câble par rapport a la prise 20.

3~2~6~0~1 Une rondelle d'étanchéité circulaire élastique 40, de préférence en élastomèrs, présente un orifice central 41 au moyen duquel elle est t~aversée par la cosse de raccor-dement 10. Cette rondèlle 40 fait face au fond Z8 du manchon 5 21 et prend appui sur un épaulement 42 de la cosse de raccorde-ment 10, sur sa face la plus éloignée du fond 28. Elle possè-de un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur du manchon 21, de sorte qu'elle présente une courbure tournée vers l'ouverture 27 de celui-ci.
Un tube electriquement isolant 43, de préférence en polychlorure de vinyle, est emmanché à force dans le man-~hon 2~.
Ce tube est de section~circulaire et présente une portion la plus longue 43a de longueur presque égale à celle 15 du manchon 21 de la prise 20, prolongée par une portion 43b de longueur plus faible et d'épaisseur plus importante. Un épaule-ment 50 relie donc les portions 43a et 43b, qui prend appui sur l'ouverture 27 du manchon 21.
Le tube 43 s'étend dans le manchon 21 de façon à
20 être en cDntact d'une part avec une partie importante de la cou-che intérieure 23, d'autre part avec toute la surface affleu-rante de la couche intermédiaire 24, et enfin avec toute la surface affleurante de la couche extérieure 25, Une pression, résultant ici de l'élasticité propre du manchon 21, assure le 25 serrage de la paroi 26 du logement contre le tube 43.
Le tube 43 s'étend a l'extérieur du manchon 21 de façon que son extrémité soit située axialernent entre l'ex-trémité de la gaine en plomb 6 et celle de la gaine extérieure 7.
Une pièce de centrage 44 en forme de fourreau 30 présente une surface intérieure cylindrique et sensi-blement circulaire 45 et une surface extérieure coni-que 46 coaxiale à la précédente. Cette pièce de centrage présente une fente 47 s'étendant sur toute sa longueur et sur toute son épaisseur. Elle est constituée 35 d'une matière élastomère, de préférence d'un polymère éthylène-propylène rétic~lé, rendu conducteur de l'élec-tricité par addition de charges Cette pièce de centrage 44 est montée sur la gaine en plomb 6 du câble 1 et elle s'appuie sur le bord adjacent du tube 43 par sa surface conique 46.
En raison de son élasticité et de la présence de sa fente 47, la pièce decentrage 44 peut etre avantageusement montée sur des cables de diamètres diffé-rents. Dans le cas d'un câble de diamètre inférieur au diamètre intérieur de la pièce de centrage, celle-ci sera resserrée contre le cable et pénétrera profondément à l'intérieur du tube 43 avant de buter sur celui-ci, Dans le cas, au contraire, d'un cable de diamètre supé-: rieur au diamètre intérieur de la pièce de centrage, celle-ci sera écartée pour pouvoir être montée sur le câble et par conséquent elle s'enfoncera peu profondément à l'intérieur du tube 43.
Une matière de remplissage 48 isolante et polymérisable à froid, notamment une résine polyuré-thanne, remplit tout l'espace compris radialement entre le manchon 21 ou le tube 43 et le câble 1, et compris 20 axialement entre la rondelle d'étanchéité 4û et la pièce de centrage 44. La matière de remplissage remplit éventuelle-ment la fente 47 de la pièce de centrage 44.
La nature chimique de la matière de remplis-sage 48 doit etre soigneusement cholsie de façon que celle-~i adhère intimement a chacune des pieces ou couches avec lesquelles elle est en contact, c'est-à-dire notamment au tube 43, à la rondelle d'étancheité 40,à la - pièce de centrage a4 et aux différPntes couches de papier 3, 4, 5 ~ du cable 1,et aussi au produit d'imprégnation du papier 3.
: 3~ Naturellement, ces différentes pièces doivent être elles aussi en un matériau favorisant cette adhérence.
Enfin, une gaine tubulaire thermo-rétractable rendue conductrice 49 recouvre l'extrémite libre du manchon 21, une partie du tube 43, de la pièce de centrage 44 et de la gaine en plomb 6 du cable 1, et ~2~

les moyens 14 de fixation de la tresse métallique 13 sur le câble 1. Cette gaine thermorétractable 4g assure donc la continuité ~lectrique entre la couche semi-conductrice extérieure 25 de la prise 20 et la gaine en plomb 6 du câble 1, d'une part par l'intermédiaire de la pièce de centrage 44 conductrice qui est en contact avec la gaine en plomb 6, et d'autre part par contact direct avec cette gaine.
Un procédé préf~ré de montage de la prise à l'extremité du câble sur chantier est décrit ci-après.
On dénude tout d'abord le câble de la façon décrite pré-cédemment. On fixe par sertissage la cosse de raccorde-ment 10 sur l'ame 2 du câble. On rapporte la couche de papier à haute permittivité et l'on la fixe la tresse métallique 13 sur le câble. On enfile également sur le câble la gaine thermorétractable 49 à l'état non rétracté. Puis on enfile la rondel.~e d'étanchéité 40 sur la cosse de raccordement 10.
Ouant à la prise 20, elle est équipé du 2û tube 43 qui a été emmanché à force dans le manchon 21 par des moyens mécaniques, en usine.
On rentre alors l'extrémité du c3ble dans le manchon 21 et on la fixe au moyen du plot de contact électrique 30.
2S Puis on coule dans le tube 43 la matière de remplissage 48 à l'état pâteux. Pour faciliter cette oper3tion, on peut disposer le marlchon 21 de la prise verticalement, fond en bas, et pousser le câble radiale~
ment contre le tube 43 de façon à ménager un espace plus 3û grand pour l'introduction de la matière de remplissage.
Qn rapporte sur le cable la pibce de centrage 44, celle-ci étant ouverte et présentant une élasticité permettant ce montage;et on la fait glisser le long du cable de fa,con qu'elle vienne en butée contre le tube 43.
L'excès éventuel de matière de remplissage est retiré. On positionne alors pr~cisément la gaine thermorétractable 49 sur l'extrémité du oâble et on la chauffe pour provoquer sa rétraction.

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. 9 La p~ly~rl~ation de la mati~r~ d~ r~plis-sage 48 s'effsctue ~ fr~i~, et est termin~e au bout d'una trentain~ de minutea. La matibre est alor5 dure, La p~is8 2D p~ut maintenant etrs m~nt~e sUr un appareil ~lec~rique e~ l'enscmble p~ut etre m~s sou8 tension.
Selon l'inven~ion, on r~alige donc le ~on~a~e ~'une prise monobloc moul~e ~ l'extr~mit~ d'un o~ble isol~ au p~pier impr~n~ ~ans risqu~r d'ab~m~r 1~
couche~ ~n pap~er du c~ble, pui~qu'aucun~ pl~ce d r ~dap~a-tion de d~am~tre, t~lle qu'un mdnch~n en ~lastom~re, n'~t ~lix~ee ~ur ees co~eh~.
~ r aill~urs une liaison intim~ est r~31is~e ~ntre la surf3c~ ext~rieure du tub~ 43 et la eur~'~ce ef~leu-ranta de la couch~ isolante ~4 de la prise ~0, dont 1~
: 15 qualit~ r~sulte de 1~ preesion m~caniqu~ mi5e en jeu, et : ~ui garantlt un bon isolement 1B long d~ chemin s'~tend~nt axi~lemen~ entr~ les couche~ intbrieu~e ~3 ~ ~xt~ri2ure 25 : ce la pri8e ~0. La ~ompreæsion de la coucho i~41~nte au vo~in~ge du ~ube ~en~ ~galement ~ supprime~ tout~ pr~-~enee d'air 3U oein de 10 coucho, En l'ab~ence d2 ce tu~e 43 ~ de ce serr~g~, uno simpl~ adhéren~ ~P 1~ matierfl dC r0mplis~e 4B ~ur 1~ paroi 26 dY logem~nt no pourrai~ ~ranti~ 1 i301em~nt, En e~t, l'edherence ne suppri~erait pas n~es~ir~mant ~outc pr~nce d'air ~ l~in~rfaGe ontr~ l~p~roi Z6 et la mstiere de remplissaga 48. Par silleur6, la qu31it~ de l'~dh~ren~ tendrait ~ d~croitre dans le t~mp~, en raison aotamment de la dif~brene~ entre les ~oefficisnts de.dilatation thermique de la matière 3D constituant la prise et de la mati~r2 de remplis~aQ~.
Comme dans l'exemple d~crit, l& tube 43 es~ de pr~f~r~noe ~n cont~t ~ec un~ partie importante de 1~ couehe int~ri~ur~ 23 d~ la pr~se 20 de façon qu~
l'extremi~ corre~pond~n~e du tub~ soit ~lci~n~e d~ la couohe i~olante 24. Ain~ d~fauts d'adh~r~nca q~1 pe~vunt surY0nir ~ntre c~tt~ ~xt~ite du tvb~ 43 ~t 1~
cDu~he intgri~re 23 n~ ~is~Uont po~ d~ oo~p~o~ttr~

~6~

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l'isolement au voisinage de la couche isolante 24. Si l'on envisage un tube 43 plus court et dont l'extremité inté-rieure à la prise 20~serait voisine de la coucne isolante 24, du fait ~ue la couche intérieure 23 est plus résistante que : 5 la couche isolante 24, il peut se produ~re un effet de "poutre" : l'extrémité du tube 43 tend à écarter radiale-ment vers l'extérieur la couche intérieure 23, et donc à
créer un espace entre celles-ci.
On notera également que le tube 43 permet 10 de prolonger le manchon 21 de la prise 20 de façon rigide, pour s'adapter aux importantes longueurs de dénudage des couches d'un c3ble isolé au papier imprégn,é, ces longueurs étant nécessaires pour assurer le long du câble un isole-ment satisfaisant entre couches et une bonne répartition 15 du champ électrique.
Comme décrit précédemment, la portion 43b du ~` tube 43 située à l'extérieur de la prise 20 est d'épaisseur plus impùrtante que celle 43a située à l'intérieur. Ainsi cette portion 43b est suffisamment résistante pour ne pas ;~ 2û s'affaisser lorsque l'on chauffe la gaine thermorétractable 49 qui l'entoure.
Par ailleursl la rondelle d'étanchéité 40 permet avantageusement de contenir la matière de remplis-sage 48 lors de son introduction, étant donné que la 25 prise 20 n'est pas con,cue pour assurer une telle étanchéité, Avantageusement , la pièce de centrage 44 ; peut être montée après l'opération de remplissage du tube 43 de sorte que llintroduction de la matière de remplissage 48 n'est pas gênée par cette pièce. En outre~

30 cette pièce de centrage 44 s'adapte à plusieurs diamètres de câble et remplace donc à eile seule une pluralité de pièces d'adaptation.

Claims (7)

1. Câble électrique isolé comprenant une âme et équipé au moins à l'une de ses extrémités d'un dispositif de raccordement qui comprend un manchon définissant un logement intérieur pourvu d'au moins une ouverture et présentant une couche intermédiaire électriquement isolante interposée radialement entre deux couches respectivement intérieure et extérieure, dont les caractéristiques électriques assurent un guidage du champ électrique prenant naissance au sein de la couche isolante lorsqu'une différence de potentiel s'établit entre ces deux couches, ledit logement étant délimité axialement, depuis une région la plus intérieure vers ladite ouverture, par la couche intérieure puis par les couches intermédiaire et extérieure qui affleurent, l'extrémité du câble s'étendant dans le logement par ladite ouverture, le dispositif de raccordement comprenant des moyens pour son raccordement mécanique à l'âme du câble, ledit câble caractérisé en ce qu'il comporte un tube électriquement isolant monté dans le logement de façon à être en contact avec au moins la totalité d'une surface affleurante de la couche intermédiaire et de façon qu'une pression mécanique de serrage s'établisse entre le tube et la couche intermédiaire, en ce qu'un espace est ménagé à une périphérie du câble dans le logement, ledit espace étant délimité radialement entre le câble et le tube, et en ce qu'une matière électriquement isolante remplit ledit espace.

2. Câble selon la revendication 1, qui comprend des moyens pour son centrage à l'intérieur de logement.

3. Câble selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens de centrage comprennent un fourreau élastique présentant une surface intérieure cylindrique destinée à recevoir le câble, et une surface extérieure conique destinée à coopérer avec l'ouverture du logement, ainsi qu'une fente s'étendant sur toute la longueur du fourreau et sur toute son épaisseur.

4. Câble selon la revendication 3, dans lequel l'espace susdit est délimité dans une direction longitudinale du câble d'une part par ledit fourreau et d'autre part par des moyens d'étanchéité portés par le câble et agencés pour coopérer de façon étanche avec une paroi délimitant ledit logement.

5. Câble selon la revendication 4, dans lequel lesdits moyens d'étanchélité comprennent une rondelle élastique de dimensions supérieures à celles de l'ouverture du logement, qui est solidaire du câble.

6. Câble selon la revendication 1, dans lequel ladite matière de remplissage est une résine polymérisable à froid.

7. Câble selon la revendication 4, dans lequel la matiére de remplissage et des matériaux constituant respectivement le tube, les moyens de centrage du câble et les moyens d'étanchéité, sont choisis de telle sorte que la matière de remplissage adhère sur chacun de ces matériaux ainsi que sur le câble.