Dispositif d'alimentation en huile fluide d'un câble électrique à conducteur à canal axial La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation en huile fluide d'un câble électrique à conducteur à canal axial, par exemple un câble électrique unipolaire, comprenant un boitier étanche dans lequel pénètre le câble.
On sait qu'il est nécessaire de disposer de place en place, sur la longueur de tels câbles, des disposi tifs dénommés joints d'alimentation , comportant des canaux auxiliaires faisant communiquer le canal axial du conducteur du câble avec l'espace extérieur à l'isolant de ce dernier. Lorsque de tels. canaux sont utilisés seulement, par exemple, pour permettre de compenser les variations de volume d'huile dues aux variations de température, le débit d'huile dans ces canaux auxiliaires est très faible, et la section desdits canaux peut être faible.
Si par contre l'huile dans le canal principal du câble est soumise à une circulation forcée, par exem ple en vue du refroidissement du câble, et si l'inter valle entre les dispositifs d'alimentation est impor tant, le débit d'huile dans les canaux auxiliaires de ces joints est grand, et lesdits canaux doivent avoir une section importante.
D'autre part, il est connu que l'huile placée dans un champ électrique supporte une contrainte de potentiel d'autant plus. faible que la distance entre les électrodes, entre lesquelles se développe ledit champ électrique, est plus grande.
Lorsque les canaux ont un diamètre assez grand, il y a donc lieu de diminuer la contrainte radiale qu'ils subissent, et qui est toujours beaucoup plus forte que la contrainte longitudinale ; un procédé classique pour obtenir ce résultat consiste à écarter les canaux du conducteur de telle sorte qu'ils se trou- vent dans une zone où le champ électrique radial est relativement faible, puisque, comme on le sait, le champ radial est maximum au voisinage immédiat du conducteur.
Ce procédé a cependant des limites, car le fait d'écarter les canaux du conducteur oblige à donner un plus grand diamètre à la pièce métallique qui entoure le serre-fils que comporte la jonction, et, par conséquent à augmenter le diamètre extérieur du dis positif d'alimentation.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et le dispositif d'alimentation qui en fait l'objet est caractérisé en ce qu'il comprend une succession de rondelles alternativement isolantes et conductrices, empilées autour de l'isolant du câble, et percées, dans leur largeur, d'évidements dont la superposition forme des canaux auxiliaires faisant communiquer le canal axial du conducteur avec l'es pace interne du boitier.
Grâce à cette disposition, l'huile contenue dans les canaux auxiliaires n'est pas soumise à un champ électrique appréciable.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif d'alimentation objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en demi-coupe axiale de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale d'une des rondelles.
La fig. 3 montre la répartition du potentiel dans le dispositif d'alimentation.
Dans la fig. 1, on a représenté un câble électri que comprenant un conducteur 1 muni d'un canal axial 4, un isolant 2, et une gaine extérieure métal= lique 3. L'extrémité du conducteur 1 qui dépasse l'iso lant 2 est serrée, de manière usuelle, dans un serre- fils 5.
Autour de l'isolant 2 sont empilées des rondelles alternativement isolantes 13 et conductrices 12. Ces rondelles sont naturellement de révolution autour de l'isolant 2, ce qui n'apparaît pas sur la fig. 1, puis que celle-ci n'est qu'une demi-coupe.
Les rondelles 12 et 13 ont la forme représentée sur la fig. 2, et elles comportent chacune des évide ments qui, .par superposition, forment des canaux auxiliaires longitudinaux 7.
L'empilage de rondelles est maintenu serré par des bagues métalliques 10 et 11. La bague 11 est maintenue par une soudure 14 sur un épaulement de la gaine métallique 3 du câble et la bague 10 est appuyée par une tige filetée 15 se vissant dans un tube taraudé 16 butant contre une bride du serre fils 5. Ce dernier est percé d'un canal transversal 6 qui communique avec le canal axial 4 du conduc teur 1, et permet ainsi à l'huile contenue dans ce canal 4 de communiquer avec les canaux auxiliai res 7.
Autour du corps de révolution formé par le câble isolé et l'empilage de rondelles qui l'entoure est dis posé un isolant 17 formé de feuilles de papier enroulées. A la hauteur du serre-fils 5, cet isolant est enroulé sur un cylindre métallique interne 9, for mant écran, et un joint annulaire 8 peut être disposé entre le serre-fils 5 et le cylindre 9. L'isolant 17 est entouré extérieurement d'une gaine métallique mince 18.
La partie du dispositif d'alimentation ainsi cons tituée est disposée de manière connue dans un boî tier 21, qui peut être en plusieurs parties assemblées entre elles par des boulons 22 avec interposition de joints d'étanchéité annulaires 23. Un autre joint d'étanchéité annulaire 19, supporté par une cloison 20 fixée au boîtier 21, peut être disposé entre ledit boîtier et la gaine métallique 18.
A l'endroit où le câble pénètre dans le boîtier 21, ce dernier est soudé en 24 à la gaine du câble, de manière connue.
Enfin, le boîtier 21 est relié à un circuit d'huile extérieur par un raccord 25.
La fi-, 2 est une vue en plan d'une des rondelles isolante 13 ou conductrice 12, ou aussi bien d'une des bagues métalliques 10 ou 11, puisque, dans le cas de la fig. 1, toutes ces pièces ont la même forme. Sur cette figure, les parties non hachurées constituent les évidements qui forment la section des canaux 7 pour le passage de l'huile.
Les rondelles conductrices 12 peuvent être en métal ou en un autre matériau conducteur tel que le graphite. Les rondelles isolantes 13 peuvent être en un matériau isolant quelconque, tel que du trans- formerboard de l'araldite , de la bakélite (mar ques déposées).
Comme on l'a dit, la forme et le nombre des évi dements peuvent être quelconques : dans la rondelle selon la fig. 2, l'un de ces évidements a une section circulaire, pour permettre la mise en place des ron delles au moyen d'une broche passant dans ledit évi dement et qui est ensuite retirée.
Au bord des rondelles conductrices 12, il se pro duit une déformation du champ électrique, d'autant plus grande que lesdites rondelles sont plus écartées les unes des autres, et cette déformation provoque une augmentation du gradient de potentiel à proxi mité des bords en question. Il peut être nécessaire d'augmenter la rigidité diélectrique en ces points, ce que l'on peut obtenir en enrobant les rondelles con ductrices, par trempage ou moulage, dans un maté riau à haute rigidité diélectrique, tel que par exemple au vernis, un émail ou de l' araldite (marque dépo sée).
La fig. 3 montre que le champ électrique radial est pratiquement nul dans les canaux auxiliaires 7. Dans cette figure, les parties hachurées représentent une coupe partielle de quelques rondelles conduc trices. A et A' désignent deux parties d'une même rondelle, B et B' d'une autre rondelle, et C et C' d'une troisième rondelle. Il n'y a évidemment aucune différence de potentiel entre A et A', ni B et B', ni C et<B>C</B>, mais il y a une certaine différence de poten tiel entre chaque rondelle, c'est-à-dire entre A et B, ou B et C, ainsi qu'entre A' et B', ou B' et<B><I>C</I></B>.
7 désigne comme précédemment le canal cons titué par les évidements des rondelles. Le champ électrique radial étant beaucoup plus élevé que le champ longitudinal, les lignes de niveau équipotentiel auraient, s'il n'y avait pas de rondelles conductrices, une direction 26 peu différente de celle des canaux d'huile. Mais la présence de rondelles conductrices modifie cette répartition desdites lignes de niveau équipotentiel, qui prennent l'allure brisée représentée en 27.
On voit qu'entre les rondelles conductrices ces lignes sont perpendiculaires à l'axe du canal 7, beaucoup plus espacées qu'en dehors des rondelles conductrices.
Le fait que ces lignes de niveau sont plus espa- cées montre que le champ électrique, ou gradient de potentiel, est moins grand à l'intérieur des canaux qu'à l'extérieur de ceux-ci.
Afin d'obtenir une répartition homogène du gra dient longitudinal dans les canaux, il est avantageux que la capacité électrostatique entre deux rondelles conductrices voisines soit d'autant plus grande que ces rondelles sont plus près du serre-fils ; à cet effet, on peut donner auxdites rondelles un diamètre inté rieur d'autant plus petit, ou un diamètre extérieur d'autant plus grand, qu'elles sont plus proches du serre-fils.
Grâce à cette disposition, au fur et à me sure que l'on s'approche du serre-fils la capacité entre rondelles voisines augmente, Dans le cas d'une diminution du diamètre inté rieur, la capacité de ces rondelles par rapport au conducteur augmente également, ce qui est béné fique pour la répartition homogène du gradient lon gitudinal de potentiel. La partie de l'isolant du câble sur laquelle sont empilées les rondelles est alors coni que. La variation de diamètre des rondelles, au lieu d'être effectuée rondelle par rondelle, peut se faire par groupes de quelques rondelles, l'isolant du câble, sur lequel sont empilées les rondelles, étant alors taillé en gradins.
A device for supplying fluid oil to an electrical cable with an axial channel conductor The present invention relates to a device for supplying fluid oil to an electrical cable with an axial channel conductor, for example a unipolar electric cable, comprising a waterproof case into which the cable enters.
It is known that it is necessary to have place in place, along the length of such cables, devices called supply joints, comprising auxiliary channels making the axial channel of the conductor of the cable communicate with the space outside the cable. 'insulation of the latter. When such. channels are used only, for example, to make it possible to compensate for variations in the volume of oil due to variations in temperature, the oil flow rate in these auxiliary channels is very low, and the section of said channels may be small.
If, on the other hand, the oil in the main channel of the cable is subjected to forced circulation, for example with a view to cooling the cable, and if the interval between the feed devices is large, the oil flow in the auxiliary channels of these joints is large, and said channels must have a large section.
On the other hand, it is known that oil placed in an electric field withstands a potential stress all the more. smaller than the distance between the electrodes, between which the said electric field develops, is greater.
When the channels have a sufficiently large diameter, it is therefore necessary to reduce the radial stress which they undergo, and which is always much greater than the longitudinal stress; a conventional method for obtaining this result consists in separating the channels of the conductor so that they lie in an area where the radial electric field is relatively weak, since, as is known, the radial field is maximum in the vicinity immediate driver.
This process has limits, however, because the fact of separating the conductor channels makes it necessary to give a larger diameter to the metal part which surrounds the wire clamp that the junction comprises, and consequently to increase the external diameter of the dis positive feed.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks and the power supply device which is the subject thereof is characterized in that it comprises a succession of alternately insulating and conducting washers, stacked around the insulation of the cable, and pierced, in their width, of recesses, the superposition of which forms auxiliary channels making the axial channel of the conductor communicate with the internal space of the case.
Thanks to this arrangement, the oil contained in the auxiliary channels is not subjected to an appreciable electric field.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the supply device which is the subject of the invention.
Fig. 1 is an axial half-sectional view of this embodiment.
Fig. 2 is a cross-sectional view of one of the washers.
Fig. 3 shows the distribution of the potential in the supply device.
In fig. 1, there is shown an electric cable comprising a conductor 1 provided with an axial channel 4, an insulator 2, and a metal outer sheath 3. The end of the conductor 1 which exceeds the insulator 2 is clamped, in the usual way, in a wire clamp 5.
Around the insulator 2 are stacked alternately insulating 13 and conductive 12 washers. These washers are naturally of revolution around the insulator 2, which does not appear in FIG. 1, then that this one is only a half-cut.
The washers 12 and 13 have the shape shown in FIG. 2, and they each comprise recesses which, by superposition, form longitudinal auxiliary channels 7.
The stack of washers is held tight by metal rings 10 and 11. The ring 11 is held by a weld 14 on a shoulder of the metal sheath 3 of the cable and the ring 10 is supported by a threaded rod 15 screwing into a threaded tube 16 abutting against a flange of the wire clamp 5. The latter is pierced with a transverse channel 6 which communicates with the axial channel 4 of the conductor 1, and thus allows the oil contained in this channel 4 to communicate with the auxiliary channels 7.
Around the body of revolution formed by the insulated cable and the stack of washers which surrounds it is placed an insulator 17 formed of rolled sheets of paper. At the height of the wire clamp 5, this insulation is wound on an internal metal cylinder 9, forming a screen, and an annular seal 8 can be placed between the wire clamp 5 and the cylinder 9. The insulation 17 is surrounded on the outside. a thin metal sheath 18.
The part of the feed device thus constituted is arranged in a known manner in a housing 21, which may be in several parts assembled together by bolts 22 with the interposition of annular seals 23. Another seal annular 19, supported by a partition 20 fixed to the housing 21, can be placed between said housing and the metal sheath 18.
At the point where the cable enters the housing 21, the latter is welded at 24 to the sheath of the cable, in a known manner.
Finally, the housing 21 is connected to an external oil circuit by a connector 25.
The fi-, 2 is a plan view of one of the insulating 13 or conductive 12 washers, or also of one of the metal rings 10 or 11, since, in the case of FIG. 1, all these parts have the same shape. In this figure, the non-hatched parts constitute the recesses which form the section of the channels 7 for the passage of oil.
The conductive washers 12 can be made of metal or of another conductive material such as graphite. The insulating washers 13 can be of any insulating material, such as transformboard, araldite, bakelite (registered trademarks).
As has been said, the shape and the number of the recesses can be any: in the washer according to FIG. 2, one of these recesses has a circular section, to allow the installation of the washers by means of a pin passing through said recess and which is then withdrawn.
At the edge of the conductive washers 12, a deformation of the electric field occurs, the greater the more the said washers are apart from each other, and this deformation causes an increase in the potential gradient near the edges in question. . It may be necessary to increase the dielectric strength at these points, which can be obtained by coating the conductive washers, by dipping or molding, in a material with high dielectric strength, such as for example varnish, a enamel or araldite (registered trademark).
Fig. 3 shows that the radial electric field is practically zero in the auxiliary channels 7. In this figure, the hatched parts represent a partial section of a few conductive washers. A and A 'denote two parts of the same washer, B and B' of another washer, and C and C 'of a third washer. There is obviously no difference in potential between A and A ', neither B and B', nor C and <B> C </B>, but there is a certain difference in potential between each washer, it is that is, between A and B, or B and C, as well as between A 'and B', or B 'and <B> <I> C </I> </B>.
7 denotes as previously the channel constituted by the recesses of the washers. The radial electric field being much higher than the longitudinal field, the equipotential level lines would have, if there were no conductive washers, a direction 26 little different from that of the oil channels. But the presence of conductive washers modifies this distribution of said equipotential level lines, which take on the broken appearance shown at 27.
We see that between the conductive washers these lines are perpendicular to the axis of the channel 7, much more spaced apart than outside the conductive washers.
The fact that these level lines are more spaced shows that the electric field, or potential gradient, is smaller inside the channels than outside them.
In order to obtain a homogeneous distribution of the longitudinal gradient in the channels, it is advantageous for the electrostatic capacity between two neighboring conductive washers to be all the greater the closer these washers are to the wire clamp; for this purpose, it is possible to give said washers an internal diameter that is all the smaller, or an external diameter that is all the larger, the closer they are to the wire clamp.
Thanks to this arrangement, as we get closer to the wire clamp the capacity between neighboring washers increases, In the case of a decrease in the internal diameter, the capacity of these washers with respect to the conductor also increases, which is beneficial for the homogeneous distribution of the longitudinal gradient of potential. The part of the cable insulation on which the washers are stacked is then conical. The variation in the diameter of the washers, instead of being carried out washer by washer, can be done in groups of a few washers, the cable insulation, on which the washers are stacked, then being cut in steps.