<B>Câble</B> électrique. On sait que le cliamp électrique créé entre deux électrodes cylindriques concentriques, telles que le conducteur et le manteau de plomb d'un câble électrique, n'est pas uni forme.
La fig. <B>1</B> du dessin annexé montre, en section droite, un câble électrique<B>à</B> un seul conducteur<B>1,</B> cylindrique, de rayon r, consti tuant l'une des électrodes, câble<B>à</B> gaine pro tectrice extérieure 2 en plomb, de rayon inté rieur<B>B</B> et constituant la seconde électrode, conducteur et gaine étant séparés l'un de l'autre par un isolant<B>3.</B>
La contrainte diélectrique de l'isola-nt <B>3</B> décroît de l'électrode intérieure<B>1</B> vers l'élec trode extérieure<B>12</B> suivant la loi logaritlimique bien connue
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<B>g</B> étant la contrainte diélectrique ou gradient d'un point quelconque x de l'isolant,<B>E</B> étant la différence de tension entre les deux élec trodes, r et<B>B</B> étant respectivement les rayons des électrodes intérieure et extérieure, l'épais seur de l'isolant étant -donc égale<B>à B -</B> r, et<B>RI</B> étant le rayon aboutissant au point x quelconque de l'isolant.
R, peut varier de r<B><I>à</I></B> R et les valeurs extrêmes du gradient sont reliées par la re lation
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<B>.</B> Dans les câbles électriques souterrains<B>à</B> un conducteur, le rapport
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est générale ment voisin de
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le diélectrique de la zone proëlie de la gaine protectrice est donc notablement moins contraint que celui de la zone proche du conducteur, et l'on con çoit qu'il est possible de constituer le diélec- trique du câble par divers matériaux isolants placés de telle façon que le gradient limite de l'isolant ainsi constitué décroît d'un matériau <B>à</B> l'autre en allant du conducteur vers l'exté rieur, sans pour cela diminuer la qualité du câble lui-même.
Rappelons que l'on entend par gradient limite le gradient le plus élevé qu'un isolant peut supporter indéfiniment.
La présente invention, tenant compte de la décroissance citée plus haut de la contrainte diélectrique, a pour objet un câble électrique dont l'isolant est constitué par au moins deux matériaux différents, câble caractérisé en ce que ces matériaux sont disposés de telle façon que le gradient limite de l'isolant décroît d'un matériau<B>à</B> l'autre dans le même sens que le gradient<B>à</B> l'intérieur de l'isolant.
La réalisation pratique d'un câble selon l'invention peut être obtenue en tenant compte des considérations ci-après: Ainsi qu'il est connu, parmi les matériaux isolants utilisés dans l'industrie des câbles, deux sont actuellement employés pour la fa brication des câbles destinés<B>à</B> la haute ten sion, l'un est le papier imprégné de matière isolante -visqueuse, et l'autre est le papier im prégné d'huile fluide.
Mais ces deux matériaux sont utilisés sé parément, c'est-à-dire non simultanément dans un même câble, ce qui a conduit<B>à</B> la création de deux classes de câbles se différenciant l'une de l'autre par les caractères essentiels sui vants: Les câbles<B>à</B> matière imprégnante vis queuse présentent, dans leur diélectrique, des vacuoles -vides de matière imprégnante qui, <B>à</B> partir d'une certaine contrainte diélectri que, sont nuisibles<U>comme</U> on le sait;
C'est pourquoi le gradient limite maximum que le diélectrique de ces câbles peut supporter sans risques est de l'ordre de grandeur de <B>16</B> KV]mm, tandis que Les câbles imprégnés d'huile fluide ont un diélectrique toujours plein, donc sans vacuoles vides d1iuile, par le fait que l'on est en me sure d'assurer<B>à</B> l'huile d'imprégnation la pos sibilité de se dilater et de se contracter, par pemploi de réservoirs de compensation, sans provoquer de surpression appréciable ni de dépression pouvant créer des espaces ou va cuoles vides dhuile;
le gradient limite maxi mum que le diélectrique de tels câbles peut supporter sans risques est de l'ordre de gran deur de 40 KV/mm.
Etant donné les gradients limites maxima différents du papier imprégné de matière iso lante visqueuse et du papier imprégné d'huile fluide, ces deux matériaux peuvent être em ployés simultanément pour constituer l'isolant d'un câble selon la présente invention, et une forme d'exécution d'un tel câble<B>à</B> un conduc teur. est représentée, schématiquement et<B>à</B> titre d'exemple,<B>à</B> la fig. 2 du dessin annexé qui montre ce câble en section droite.
Dans cette forme d'exécution, le conduc teur<B>1</B> est cylindrique et possède un canal central<B>8;</B> il est recouvert par une première zone de l'isolant<B>5</B> constituée par du papier imprégné d'huile fluide dont la circulation<B>-</B> est assurée par le canal central<B>8;</B> cette pre mière zone de l'isolant est recouverte par une gaine protectrice étanche<B>7,</B> en plomb par exemple. La seconde zone de l'isolant<B>6</B> est constituée par du papier imprégné de matière visqueuse, zone appliquée directement sur la gaine<B>7,</B> et recouverte elle-même d'une se conde gaine protectrice étanche 2, cette der nière, extérieure<B>à</B> l'ensemble jusqu'ici décrit, est en plomb par exemple; cette gaine 2 pour rait<B>à</B> son tour être protégée par une armure non montrée au dessin et de constitution con nue par exemple.
Aux extrémités du câble, la gaine conclue- trice intérieure<B>7</B> doit évidemment être isolée de la gaine conductrice extérieure 2.
En donnant<B>à</B> chaque zone<B>5</B> et<B>6</B> de l'iso lant une épaisseur convenable et correspon dant aux gradients maximums auxquels cha que zone peut être exposée, on réalise de la sorte un diélectrique<B>à</B> gradient limite élevé dans la zone de contrainte diélectrique maxi mum, et<B>à</B> gradient limite plus faible dans la zone de contrainte diélectrique minimum, tout en conférant au câble lui-même la qua lité nécessaire.
Parmi les avantages que procure la forme d'exécution décrite, en regard de câbles con nus et de qualités équivalentes, on peut citer les suivants: La quantité d'huile<B>à</B> compenser est plus faible que celle<B>à</B> compenser dans un câble dont tout l'isolant est constitué par du pa pier imprégné d'huile fluide, et les réservoirs de compensation sont moins volumineux et moins encombrants;
La seconde zone de l'isolant, celle exté rieure en papier imprégné de matière isolante visqueuse, constitue un frettage excellent et<B>à</B> toute épreuve de la gaine protectrice inté rieure<B>7</B> qui sert d'écran entre les deux zones de l'isolant; cet écran est de la sorte protégé contre toute déformation pouvant provenir de surpressions intérieures éventuelles communi quées<B>à</B> l'huile d'imprégnation, et cette der nière peut être soumise<B>à</B> des surpressions très élevées sans risque aucun, comme la pratique l'a montré; Si, malgré la protection très efficace cons tituée par le papier imprégné de matière vis queuse, l'écran de plomb intérieur se fissurait pour une cause imprévue, l'écoulement de l'huile serait pratiquement nul, freiné qu'il serait par le papier imprégné de matière vis queuse;
Le papier imprégné d'huile fluide, qui possède un gradient limite élevé, se trouve près du milieu de câble où le diélectrique est soumis, non seulement<B>à</B> de fortes contraintes diélectriques, mais aussi<B>à</B> un régime thermi que plus variable et dangereux que dans les autres parties du câble, régime variable dont l'intensité dans cette zone diminuerait la va leur isolante du papier imprégné de matière visqueuse mais n'affecte pas celle du papier imprégné d'huile fluide et qui reste constam ment en état de complète imprégnation sans formation de vacuoles vides d'huile; par con tre, l'intensité du régime thermique variable dans la seconde zone, l'extérieure, n'est pra tiquement pas assez forte pour affecter la va leur isolante du papier imprégné de matière visqueuse.
Un câble selon la présente invention peut différer de la forme d'exécution montrée au dessin en fig. 2, par exemple par un isolant dont l'une ou l'autre ou toutes les deux zones seraient constituées par des matériaux autres que ceux décrits; par un isolant constitué par plus de deux zones différentes; par une ax- mure extérieure, etc.
<B> Cable </B> electric. It is known that the electric cliamp created between two concentric cylindrical electrodes, such as the conductor and the lead mantle of an electric cable, is not uniform.
Fig. <B> 1 </B> of the appended drawing shows, in cross section, an electric cable <B> with </B> a single cylindrical <B> 1, </B> conductor, of radius r, constituting the one of the electrodes, lead <B> with </B> outer protective sheath 2, of inner radius <B> B </B> and constituting the second electrode, conductor and sheath being separated one from the other with <B> 3. </B> insulation
The dielectric stress of the isola-nt <B> 3 </B> decreases from the inner electrode <B> 1 </B> towards the outer electrode <B> 12 </B> according to the logaritlimic law well known
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<B> g </B> being the dielectric stress or gradient of any point x of the insulator, <B> E </B> being the voltage difference between the two electrodes, r and <B> B </B> being the radii of the inner and outer electrodes, respectively, the thickness of the insulator being equal to <B> to B - </B> r, and <B> RI </B> being the radius ending at any point x of the insulation.
R, can vary from r <B> <I> to </I> </B> R and the extreme values of the gradient are related by the relation
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<B>. </B> In underground electric cables <B> to </B> one conductor, the report
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is generally close to
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the dielectric of the zone provided by the protective sheath is therefore notably less constrained than that of the zone close to the conductor, and it is conceivable that it is possible to constitute the dielectric of the cable by various insulating materials placed in such a way. so that the limiting gradient of the insulation thus formed decreases from one material <B> to </B> the other going from the conductor to the outside, without thereby reducing the quality of the cable itself.
Let us recall that by limit gradient we mean the highest gradient that an insulator can withstand indefinitely.
The present invention, taking into account the aforementioned decrease in dielectric stress, relates to an electric cable whose insulation consists of at least two different materials, a cable characterized in that these materials are arranged in such a way that the Insulation limit gradient decreases from one material <B> to </B> the other in the same direction as the gradient <B> to </B> inside the insulation.
The practical realization of a cable according to the invention can be obtained by taking into account the following considerations: As is known, among the insulating materials used in the cable industry, two are currently used for the manufacture of cables intended for <B> </B> high voltage, one is paper impregnated with viscous insulating material, and the other is paper impregnated with fluid oil.
But these two materials are used separately, that is to say not simultaneously in the same cable, which has led <B> to </B> the creation of two classes of cables differing one from other by the following essential characteristics: The cables <B> with </B> screw-like impregnating material have, in their dielectric, vacuoles - empty of impregnating material which, <B> to </B> from a certain dielectric stress, are harmful <U> as we know </U>;
This is why the maximum limiting gradient that the dielectric of these cables can withstand without risk is of the order of magnitude of <B> 16 </B> KV] mm, while cables impregnated with fluid oil have a dielectric always full, therefore without empty vacuoles of oil, by the fact that we are able to ensure <B> to </B> the impregnating oil the possibility of expanding and contracting, by use compensating reservoirs, without causing appreciable overpressure or depression that could create empty spaces or tanks of oil;
the maximum limit gradient that the dielectric of such cables can withstand without risk is of the order of 40 kV / mm.
Due to the different maximum limiting gradients of the viscous insulating material impregnated paper and the fluid oil impregnated paper, these two materials can be used simultaneously to constitute the insulation of a cable according to the present invention, and a form of cable. execution of such a <B> to </B> one-conductor cable. is shown, schematically and <B> to </B> by way of example, <B> to </B> in fig. 2 of the attached drawing which shows this cable in cross section.
In this embodiment, the conductor <B> 1 </B> is cylindrical and has a central channel <B> 8; </B> it is covered by a first zone of the insulation <B> 5 < / B> constituted by paper impregnated with fluid oil whose circulation <B> - </B> is ensured by the central channel <B> 8; </B> this first zone of the insulation is covered by a waterproof protective sheath <B> 7, </B> made of lead for example. The second zone of the <B> 6 </B> insulation consists of paper impregnated with viscous material, the zone applied directly to the sheath <B> 7, </B> and itself covered with a second waterproof protective sheath 2, the latter, outside <B> to </B> the assembly so far described, is made of lead for example; this sheath 2 could <B> in </B> in turn be protected by an armor not shown in the drawing and of known constitution for example.
At the ends of the cable, the inner concluding sheath <B> 7 </B> must obviously be insulated from the outer conductive sheath 2.
By giving <B> to </B> each zone <B> 5 </B> and <B> 6 </B> of the insulation a suitable thickness and corresponding to the maximum gradients to which each zone can be exposed , in this way a dielectric <B> with </B> limit gradient is produced in the zone of maximum dielectric stress, and <B> at </B> lower limit gradient in the zone of minimum dielectric stress, while by giving the cable itself the necessary quality.
Among the advantages provided by the embodiment described, with regard to known cables and equivalent qualities, the following may be mentioned: The quantity of oil <B> to </B> to compensate is smaller than that <B > to </B> compensate in a cable in which all the insulation is made up of paper impregnated with fluid oil, and the compensation tanks are less bulky and less bulky;
The second zone of the insulation, the outer one made of paper impregnated with viscous insulating material, constitutes an excellent and <B> </B> foolproof hooping of the internal protective sheath <B> 7 </B> which serves screen between the two areas of the insulation; this screen is thus protected against any deformation which may come from any internal overpressures communicated <B> to </B> the impregnating oil, and the latter may be subjected <B> to </B> overpressures very high without any risk, as practice has shown; If, in spite of the very effective protection constituted by the paper impregnated with viscous material, the inner lead screen cracked for some unforeseen cause, the flow of oil would be practically nil, slowed down as it would be by the paper. impregnated with viscous material;
The fluid oil impregnated paper, which has a high limiting gradient, is found near the middle of the cable where the dielectric is subjected not only <B> to </B> high dielectric stress, but also <B> to < / B> a thermal regime that is more variable and dangerous than in the other parts of the cable, variable regime whose intensity in this zone would reduce the insulating value of the paper impregnated with viscous material but does not affect that of the paper impregnated with fluid oil which remains constantly in a state of complete impregnation without formation of empty oil vacuoles; on the other hand, the intensity of the variable thermal regime in the second zone, the exterior, is practically not strong enough to affect the insulating value of the paper impregnated with viscous material.
A cable according to the present invention may differ from the embodiment shown in the drawing in fig. 2, for example by an insulator of which one or the other or both of the two zones would be constituted by materials other than those described; by an insulator made up of more than two different zones; by an exterior ax- mure, & c.