Procédé pour l'isolation de l'extrémité<B>d'un</B> câble à haute tension. Les extrémités des câbles à haute tension comportent toujours un renforcement de l'iso lant du câble .destiné à augmenter la. résis tance diélectrique au voisinage de l'arrêt du plomb du câble sur la longueur de l'isolant < lui se trouve. dans la boite d'extrémité.
Ce renforcement. d'isolant est effectué générale ment sur le ,chantier de pose au moment du montage et :demande beaucoup de soins et de temps. Pour obtenir les mêmes résultats dans < le meilleures conditions, on avait déjà essayé de fabriquer en usine des cheminées isolantes en papier imprégné d'une résine formophéno- lique que l'on enfile sur l'isolant du câble à son extrémité.
Les résultats n'avaient cepen dant pas été satisfaisants, soit à cause de la formation de petites poches gazeuses dans le papier imprégné de ladite résine au cours de son vieillissement sous tension, soit à cause (le certaines difficultés de montage.
L'invention a. pour objet un procédé pour l'isolation de l'extrémité d'un câble à haute tension qui tend à éviter ces inconvénients, Selon l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'on préfabrique une cheminée isolante en, enroulant sur un mandrin de diamètre très voisin du ,diamètre de la gaine isolante du câble quelques tours d'une bande de papier (le largeur égale à la hauteur de la cheminée, sur lesquels on enroule en hélice des rubans (le papier de moindre largeur, ladite cheminée étant ensuite, à l'état sec et imprégnée d'huile,
logée avec son mandrin dans une boîte étan- che remplie d'huile sèche et dégazéifiée, en ce qu'on extrait la, cheminée -de sa boîte sur le lieu -de pose .du câble et l'enfile sur la gaine isolante en papier de ce câble en l'ajustant jointivement sur cette gaine au niveau de la. section de coupure de l'enveloppe de protec tion du câble, après avoir donné à ladite gaine isolante un profil légèrement conique s'élar- gissant vers la partie terminale de la chemi née.
L'invention a également pour objet une extrémité de câble à haute tension isolée par ce procédé et caractérisée en ce qu'elle com porte une cheminée préfabriquée constituée de quelques tours intérieurs d'une bande de papier de .largeur égale à la hauteur de la cheminée sur lesquels sont enroulés en hélice des rubans .de papier -de largeur moindre, la dite cheminée étant ajustée jointivement sur la. gaine isolante du câble au niveau de la sec tion de -coupure de l'enveloppe de protection du :
câble, ladite gaine présentant un profil légèrement conique s'élargissant vers la partie terminale de la cheminée.
Le dessin annexé montre en coupe Iongi- tudina,le un exemple de mise en oeuvre du procédé -suivant l'invention.
La. fig. 1 représente une forme d'exécution de l'extrémité de câble isolée selon l'invention et la fig. Z une boîte :d'extrémité dans laquelle est logée cette extrémité de câble.
Sur la fig. 1, la cheminée isolante fabri quée à d'avance est représentée par 1. Elle comporte une paroi interne ? formant, un tube cylindrique. Ce tube est obtenu en en roulant autour :d'un mandrin démontable quelques tours :d'une bande de papier dont, la largeur correspond à la hauteur de la chemi née; sur ce tube 2, on -enroule en hélice, à la main ou à la machine, des rubans de papier d'épaisseur convenable jusqu'au diamètre @dé- siré pour la tension de fonctionnement pré vue.
Les bandes :de papier auront de préfé rence une largeur inférieure à 100 mm pour obtenir un bon plaquage des bandes les unes sur les autres.
Cet enroulement peut être effectué avec du papier sec ou imprégné à l'avance. Il est avantageux d'utiliser :du papier sec qui per met, par la suite, un séchage plus poussé de 1'isalant qu'avec du papier préimprégné.
L'enroulement est du type condensateur connu, c'est-à-dire qu'il contient des arma tures :conductrices intermédiaires, telles que 3, permettant une répartition longitudinale uniforme de l'effort du champ électrique. La première armature au sommet est reliée ali conducteur 4 du :câble, la dernière armature à. la. base est reliée au plomb du câble 5.
L'isolant 6 du câble est préparé avant d'enfiler la cheminée suivant un profil légè rement conique. Ce profil peut être obtenu soit en enlevant :quelques tours de ruban de papier de l'isolant du câble, en plus grand nombre à la partie supérieure, soit en rajou tant quelques -tours de ruban de papier, en plus grand nombre vers la base, du côté du plomb.
Lorsque la cheminée isolante 1 a été enfi lée sur le :câble, il subsiste entre les -deux un intervalle annulaire 7 dont la largeur diminue depuis le sommet jusqu'à la base de l'extré mité. Cet intervalle est rempli d'huile après le montage, cette huile étant la même que celle qui a servi à imprégner les papiers du câble. L'intervalle 7 est nécessaire pour faci liter l'introduction de la cheminée sur l'iso lant du .câble et grâce au profil légèrement conique :de l'isolant du câble.
L'intervalle est réduit a:11 minimum de largeur à la base, de fa.ç ,on que la, surface intérieure de la cheminée fasse joint avec la surface extérieure de l'iso lant du câble dans la partie où le gradient de potentiel radial est le plus élevé.
Dans la partie supérieure de l'extrémité où l'intervalle est le plus large, cette largeur a peu d'importance au point de vue de l'ef fort du champ électrique. En effet, .au point 8, le champ radial est nul puisque la. pre mière armature .est reliée au conducteur.
Au point 9, le champ radial est très faible puis que la différence de potentiel entre le con ducteur et l'armature en regard est égale à tormées par les armatures et<B>U</B> étant la diffé
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n étant le nombre de capacités en série rence de potentiel appliquée entre le conduc teur et le plomb du câble. Au point. 10, la différence de potentiel entre le conducteur et l'armature -en regard est égale à
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et ainsi de suite jusqu'en 11, en regard de la. der nière armature où la différence -de potentiel est égale à
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.
Dans la. région 12, le ;radient ,de potentiel radial est. maximum, car c'est dans ce point. que l'épaisseur d'isolant est. la plus faible pour la tension Z'. Grâce à la cons- truction décrite, c'est. précisément dans cette région qu'il ne subsistera, pas d'épaisseur appréciable d'huile entre la cheminée et l'iso lant du .câble, ce qui est désirable du fait que l'huile résiste moins bien à la détériora tion par le champ électrique que le papier imprégné.
La, fabrication à l'avance de la cheminée isolante comporte le séchage et l'imprégnation d'huile :de l'enroulement isolant. Ces opéra.- f tions se font de faon connue dans une cuve, comme pour la fabrication d'un câble, la. che minée isolante étant enfilée sur un mandrin qui épouse la forme du cylindre 2. Pour l'ex pédition sur chantier, la cheminée isolante avec son mandrin est placée dans une boite étanche pleine d'huile, sèche, c'est-à-dire sans trace d'eau, et dégazéifiée.
Pour achever la boite d'extrémité sur chantier, il reste à monter les pièces métalli ques et l'isolateur en porcelaine qui envelop- gent. la cheminée isolante selon une construe-- tion connue.
Pour mieux faire comprendre le but de l'isolation de l'extrémité de câble représenté sur la fig. 1, la fig. 2 représente, à titre d'exemple, toute la boîte d'extrémité, servant à relier l'extrémité du câble à. un conducteur nu 17, cette boîte étant montée sur la paroi 18 d'un appareil à l'intérieur duquel se trouve le câble. L'enveloppe en plomb 5 du câble est soudée à un culot métallique 16, soudé lui-même à un rebord 19 de la paroi 7.8 entourant ;l'orifice de celle-ci, par lequel passe l'extrémité du câble.
Du côté opposé de cette paroi, l'extrémité du câble est logée dans un isolateur tubulaire 14 en porcelaine, main tenu en place sur la. paroi 7.8 par une bride 20 et s'appliquant, par l'intermédiaire d'.une garniture d'étanchéité 21, sur un siège annu laire de la paroi 18. L'autre extrémité de l'isolateur 14 est fermée par une chape métal lique 22 dans laquelle est fixé le conducteur 17; une garniture d'étanchéité 23 est dispo sée entre la chape 22 et l'isolateur 14.
La liai son entre le conducteur nu 17 et le conduc teur 4 du câble est établie par un manchon de connexion 24. L'espace .délimité par ,le cu lot 16, le rebord 19, l'isolateur 14 et la chape 22 est rempli d'huile, pour l'introduction et la vidange de laquelle sont prévus des aju- tages 1.5 et 15' dans la. chape 22, respective ment. dans le culot 16.
Les extrémités du câble établies selon le procédé décrit offrent l'avantage .d'un mon tage très rapide sur chantier, ce qui écono mise une main-d'oeuvre onéreuse. La construc tion en usine de la cheminée isolante se fait dans de bonnes conditions de travail, à l'abri des intempéries: Elle permet d'utiliser, plus facilement que sur le chantier, des machines à enrouler le papier.
Elle permet, en outre, l'emploi du papier non imprégné pour cons tituer le renforcement de l'isolant, ce qui con duit ainsi à la possibilité d'un séchage meil- ,leur, l'expulsion des dernières traces d'humi dité retenues par la matière de préimprégna- tion étant très difficile et d'une imprégna- tien subséquente parfaite au moyen d'huile sèche et dégazéifiée.
Les résultats des essais électriques effec tués avec les extrémités isolées décrites se sont révélés au moins équivalents à ceux que l'on obtient normalement avec les extrémités iso lées sur chantier par les procédés habituels.
A method of insulating the end of a high voltage cable. The ends of high tension cables always include a reinforcement of the cable insulation. Intended to increase the. dielectric strength in the vicinity of the stop of the lead of the cable along the length of the insulation <it is located. in the end box.
This reinforcement. insulation is generally carried out on the installation site during assembly and requires a lot of care and time. In order to obtain the same results under the best possible conditions, attempts had already been made to manufacture in the factory insulating chimneys of paper impregnated with a formophenolic resin which is threaded onto the insulation of the cable at its end.
However, the results had not been satisfactory, either because of the formation of small gas pockets in the paper impregnated with said resin during its aging under stress, or because of certain assembly difficulties.
The invention a. for object a method for the insulation of the end of a high voltage cable which tends to avoid these drawbacks, According to the invention, this method is characterized in that an insulating chimney is prefabricated by winding on a mandrel of diameter very close to the diameter of the insulating sheath of the cable a few turns of a strip of paper (the width equal to the height of the chimney, on which tapes are wound in a helix (the paper of lesser width, said chimney being then, in a dry state and impregnated with oil,
housed with its mandrel in a sealed box filled with dry and degassed oil, by extracting the chimney -from its box on the place-of installation of the cable and threading it over the insulating paper sheath of this cable by adjusting it contiguously on this sheath at the. cut-off section of the protective casing of the cable, after having given said insulating sheath a slightly conical profile widening towards the end part of the chimney.
The invention also relates to a high voltage cable end isolated by this method and characterized in that it comprises a prefabricated chimney consisting of a few internal turns of a strip of paper of width equal to the height of the chimney on which are wound helically ribbons .de paper -of less width, said chimney being fitted contiguously on the. insulating sheath of the cable at the cut-off section of the protective casing of:
cable, said sheath having a slightly conical profile widening towards the end part of the chimney.
The accompanying drawing shows in section Iongitudina, an example of implementation of the process-according to the invention.
Fig. 1 shows an embodiment of the insulated cable end according to the invention and FIG. Z an end box in which this cable end is housed.
In fig. 1, the insulating chimney manufactured in advance is represented by 1. It has an internal wall? forming, a cylindrical tube. This tube is obtained by rolling it around: a removable mandrel a few turns: a strip of paper, the width of which corresponds to the height of the chimney; on this tube 2 are -wound helically, by hand or by machine, ribbons of paper of suitable thickness up to the diameter @ desired for the intended operating voltage.
The strips of paper will preferably have a width of less than 100 mm to obtain a good plating of the strips one on top of the other.
This winding can be done with dry paper or impregnated in advance. It is advantageous to use: dry paper which subsequently allows more thorough drying of the isalant than with prepreg paper.
The winding is of the known capacitor type, that is to say it contains armatures: intermediate conductors, such as 3, allowing a uniform longitudinal distribution of the force of the electric field. The first armature at the top is connected ali conductor 4 of: cable, the last armature to. the. base is connected to the lead of cable 5.
The insulation 6 of the cable is prepared before threading the chimney following a slightly conical profile. This profile can be obtained either by removing: a few turns of paper tape from the cable insulation, in greater number at the top, or by adding a few turns of paper tape, in greater number towards the base , on the lead side.
When the insulating chimney 1 has been threaded onto the cable, there remains between the two an annular gap 7 whose width decreases from the top to the base of the extremity. This interval is filled with oil after assembly, this oil being the same as that which was used to impregnate the cable papers. The interval 7 is necessary to facilitate the insertion of the chimney on the cable insulation and thanks to the slightly conical profile: of the cable insulation.
The interval is reduced to: 11 minimum width at the base, so that the internal surface of the chimney joins with the external surface of the cable insulation in the part where the potential gradient radial is the highest.
In the upper part of the end where the gap is widest, this width is of little importance from the point of view of the force of the electric field. In fact, at point 8, the radial field is zero since the. first frame. is connected to the conductor.
At point 9, the radial field is very weak since the potential difference between the conductor and the facing reinforcement is equal to tormed by the reinforcements and <B> U </B> being the difference.
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n being the number of capacitances in series and potentiality applied between the conductor and the lead of the cable. On point. 10, the potential difference between the conductor and the armature - opposite is equal to
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and so on until 11, opposite the. last reinforcement where the potential difference is equal to
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.
In the. region 12, the; radient, of radial potential is. maximum, because it is in this point. that the insulation thickness is. the lowest for the voltage Z '. Thanks to the construction described, it is. precisely in this region that no appreciable oil thickness will remain between the chimney and the cable insulation, which is desirable because the oil is less resistant to field deterioration. electric than the impregnated paper.
The advance manufacture of the insulating chimney involves drying and impregnating with oil: the insulating winding. These operations are carried out in a known manner in a tank, as for the manufacture of a cable, the. insulating chimney being threaded on a mandrel which matches the shape of cylinder 2. For shipment to the site, the insulating chimney with its mandrel is placed in a sealed box full of oil, dry, that is to say without trace of water, and degassed.
To complete the end box on site, it remains to assemble the metal parts and the porcelain insulator that surrounds it. the insulating chimney according to a known construction.
To better understand the purpose of insulating the end of the cable shown in fig. 1, FIG. 2 shows, by way of example, the entire end box, serving to connect the end of the cable to. a bare conductor 17, this box being mounted on the wall 18 of an apparatus inside which the cable is located. The lead casing 5 of the cable is soldered to a metal base 16, itself soldered to a flange 19 of the surrounding wall 7.8; the orifice of the latter, through which the end of the cable passes.
On the opposite side of this wall, the end of the cable is housed in a tubular insulator 14 made of porcelain, hand held in place on the. wall 7.8 by a flange 20 and applying, by means of a sealing gasket 21, on an annular seat of the wall 18. The other end of the insulator 14 is closed by a metal cap lique 22 in which the conductor 17 is fixed; a seal 23 is arranged between the yoke 22 and the insulator 14.
The connection between the bare conductor 17 and the conductor 4 of the cable is established by a connection sleeve 24. The space delimited by, the cu lot 16, the flange 19, the insulator 14 and the yoke 22 is filled. oil, for the introduction and the emptying of which are provided nozzles 1.5 and 15 'in the. yoke 22, respectively. in the base 16.
The ends of the cable established according to the method described offer the advantage of very rapid assembly on site, which saves on expensive labor. The factory construction of the insulating chimney is carried out under good working conditions, sheltered from bad weather: It allows the use of paper winding machines more easily than on the site.
It also allows the use of unimpregnated paper to form the reinforcement of the insulation, which thus leads to the possibility of better drying, the expulsion of the last traces of moisture. retained by the prepreg material being very difficult and subsequent perfect impregnation by means of dry degassed oil.
The results of the electrical tests carried out with the insulated ends described have proved to be at least equivalent to those which are normally obtained with the ends insulated on site by the usual methods.