EP4432313A1 - Câble électrique protégé contre la corrosion - Google Patents

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Publication number
EP4432313A1
EP4432313A1 EP24163059.9A EP24163059A EP4432313A1 EP 4432313 A1 EP4432313 A1 EP 4432313A1 EP 24163059 A EP24163059 A EP 24163059A EP 4432313 A1 EP4432313 A1 EP 4432313A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal
neutral conductor
screen
layer
cable according
Prior art date
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Pending
Application number
EP24163059.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sophie WASIUTA DELATTRE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nexans SA filed Critical Nexans SA
Publication of EP4432313A1 publication Critical patent/EP4432313A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/028—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients with screen grounding means, e.g. drain wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/023—Alloys based on aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28—Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/2806—Protection against damage caused by corrosion

Definitions

  • the present invention relates to cables for the transmission of electricity, comprising an aluminum-based neutral conductor in contact with a metal screen. It relates more specifically to the inhibition of corrosion phenomena within such cables.
  • the invention finds in particular interesting applications in the field of so-called "low voltage” (LV) cables, which are typically used for the transmission of electricity with a voltage of at most 1000 V in alternating mode and at most 1500 V in direct mode.
  • LV low voltage
  • the invention is particularly interesting for cables of this type intended to be used as underground cables.
  • Electric cables designed for the transmission of electricity, in particular for low voltage typically comprise an assembly of at least one phase conductor (and typically three phase conductors) and a neutral conductor.
  • Each of the phase conductors, as well as the neutral conductor is an elongated electrically conductive element, typically consisting of an electrically conductive metal wire or a set of conductive wires (for example joined together in a strand), the phase conductors being sheathed with an electrically insulating envelope.
  • the present invention relates to cables of this type specifically comprising a metal screen which surrounds the phase conductors and the neutral conductor, and where the neutral conductor is physically in contact with this metal screen.
  • the metal screen is typically formed by a metal foil, consisting of a conductive metal ribbon wrapped around the conductors along their entire length.
  • the metal screen and the neutral conductor in contact with it are connected to a reference potential, usually the earth potential for a grounding.
  • a protective sheath usually made of synthetic material, typically surrounds the screen.
  • Earthing the screen and the neutral conductor ensures good protection for people or animals that come into contact with the cable if one of the phase conductors, and in particular its insulating sheath, becomes damaged.
  • This risk is not zero, particularly in the case of buried cables: during work, for example, accidental contact of an electrically conductive tool with the cable cannot be ruled out, and could cause potentially fatal bodily harm, which should be avoided. It is therefore essential to ensure excellent earthing of cables of the aforementioned type, in particular by maintaining the mechanical strength of the screen, limiting the risks of it being accidentally pierced or broken, and more generally by maintaining the integrity of the neutral conductor and the metal screen, which provide protection by earthing, for as long as possible.
  • An aim of the present invention is to provide a solution for reducing corrosion phenomena in cables comprising an aluminium-based neutral conductor in contact with a metal screen, while avoiding the use of lead.
  • the present invention proposes to externally coat the aluminum-based neutral conductor with a metal layer based on a metal other than lead deposited by extrusion, and to use a metal screen having the same metal as that, at least on the surface of the metal screen which is in contact with the metal layer present on the neutral conductor.
  • the parts of the neutral conductor and the screen which are in contact are made of the same metal, which induces an absence of difference in electrochemical potential between the two surfaces, which reduces to a large extent (or even significantly inhibits) the phenomena of corrosion of the aluminum.
  • the cable according to the invention comprises several phase conductors (typically three phase conductors in the case of the usual transport of three-phase current), and at least one metal screen then surrounds all the phase conductors (as well as the neutral conductor with which it is in contact).
  • the entire internal surface of the metal screen (namely the surface which faces the phase conductor surrounded by the metal screen) comprises a metal layer, called “layer (C2)” hereinafter, based on the metal M and typically a metal layer constituted by said metal M.
  • layer (C2) a metal layer constituted by said metal M.
  • the metal screen is generally a metal strip, advantageously having the shape of a hollow cylinder of circular section, and which completely covers the phase and neutral conductors of the cable.
  • a strip is typically formed by winding around the phase and neutral conductors at least one metal ribbon, typically in a helical manner with a partial overlap of the ribbons so as to ensure total coverage.
  • the metal ribbon used advantageously has at least one of its faces provided with a metal layer (C2) of the aforementioned type as an external layer, whereby the strip obtained comprises the metal M on the entire internal face of the cylinder formed around the phase and neutral conductors of the cable.
  • the metal screen is usually not the outermost layer of the cable which usually has at least one protective sheath surrounding the metal screen.
  • the metal layer (C) which constitutes the external coating of the neutral conductor according to the invention can advantageously be a single metal (namely the metal M alone) or alternatively a mixture comprising the metal M (and preferably free of lead) and having a metallic character, for example a metal alloy comprising the metal M.
  • the metal layer (C) specifically has a metallic character and that it is by example to be distinguished from a hybrid layer which would contain metal particles embedded in a varnish or a polymer matrix.
  • the armor comprises a metal layer (C2) of the aforementioned type, it is preferable that the compositions of the layers (C) and (C2) are identical (typically, each of these layers is made up of one and the same metal M).
  • the thickness of the layer (C) present as the outermost coating of the neutral conductor according to the invention specifically has a thickness of at least 50 microns. This thickness is more advantageously at least 100 microns and preferably at least 150 microns, for example at least 200 microns, in particular at least 250 microns. These ranges of thickness of the layer (C) induce particularly effective protection of the core of the neutral conductor against corrosion, all the more so as this thickness is high, but a thickness greater than 1500 microns is generally not desirable. In practice, the layer (C) preferably has a thickness ranging from 300 to 1500 microns.
  • the metal layer (C) used according to the invention can be applied to the core of the neutral conductor by a coating of the metal M alone or of a metal mixture containing it, for example by extrusion.
  • the layer (C) can be deposited on the core of the neutral conductor by a coating, where the metal M or alternatively a mixture comprising it is applied in the molten state to the core of the neutral conductor, for example by hot extrusion.
  • the material constituting the layer (C) coating the neutral conductor namely, as the case may be, the metal M or the mixture comprising the metal M
  • the metal layer (C) can be applied to the core by plastic deformation of a metal composition comprising the metal M or a mixture comprising the metal M.
  • the application is then typically carried out by applying the composition under stress around the core, for example under pressure, in particular by cold extrusion.
  • the metal layer (C) used according to the invention can be applied to the core of the neutral conductor in the form of a preformed metal sheet, this sheet being advantageously wrapped around the core of the neutral conductor and then secured in particular by welding or bonding.
  • the metal layer (C) can for example be obtained by winding a metal strip, in particular a zinc strip or a tin strip, around the core of the neutral conductor (typically in the longitudinal direction of the axis of the core of the neutral conductor), then by securing the strip thus wound by welding.
  • a metal strip in particular a zinc strip or a tin strip
  • the metallic layer (C) can be obtained by helically winding a metallic ribbon, in particular a zinc ribbon or a tin ribbon, around the neutral, with partial covering of the turns formed by the ribbon, then securing it by gluing.
  • the metal M is furthermore advantageously chosen so that the layer (C) has properties similar to those of the lead layer which was used in the past.
  • the layer (C) it is advantageous for the layer (C) to have an electrical conductivity similar to that of a lead layer. It is also preferable for the layer (C) to have sufficient ductility to allow the connection of the cable to accessories.
  • the metal M is zinc (Zn).
  • the layer (C) is advantageously a layer entirely made of zinc, obtained by coating the aluminum-based core with molten zinc.
  • the screen is advantageously made of a galvanized steel strip, namely a steel covered with a layer of zinc.
  • the zinc coating of the strip typically has a thickness corresponding to a surface content of 70 to 140 g/dm 2 .
  • This embodiment proves to be particularly interesting because a zinc-based layer (C) obtained by coating makes it possible to obtain performances similar to those of a lead layer in particular in terms of hardness, ductility, electrical conductivity, thermal conductivity and corrosion resistance.
  • a zinc coating further provides protection for the screen steel against oxidation, with zinc typically acting as a sacrificial agent, further reducing corrosion phenomena.
  • the metal M is tin (Sn).
  • the layer (C) is advantageously a layer entirely made of tin, obtained by coating the aluminum-based core with molten tin.
  • the screen is advantageously made of a tinned steel strip, namely a steel covered with a layer of tin.
  • the neutral conductor the core and the layer (C)
  • the core of the neutral conductor employed in the present invention is based on aluminum.
  • This core contains aluminum at least on the surface and is generally entirely made of aluminum or an aluminum alloy.
  • an "aluminium alloy”, as used herein, is a metal alloy comprising aluminium in combination with other elements, which includes in particular the alloys defined in the Aluminium Association Directive of Washington DC 2086 or the alloys meeting the European standard EN573. These standards define several classes of aluminium alloy having references ranging from 1000 to 8000.
  • the neutral conductor according to the invention may consist of a single elongated conductive element (a wire for example, preferably of circular section) as well as of several elongated conductive elements (several wires or strands advantageously joined into strands, for example).
  • These elongated conductive elements are preferably based on aluminum or an aluminum alloy, for example of the aforementioned type, the aluminum or the aluminum alloy being at least present on the surface of the neutral conductor.
  • a neutral conductor as used according to the present invention has typically a section less than 150 mm2 , in particular ranging from 16 to 120 mm2 .
  • the neutral conductor of the cable according to the invention is a solid wire, preferably of circular section, made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the layer (C) is advantageously applied to the core of the neutral conductor according to a method comprising the application of a metallic composition comprising (or consisting of) the metal M either by coating the metallic composition in the molten state, or by application by plastic deformation around the core.
  • the application of the layer (C) is preferably carried out within a device comprising a coating head supplied with the metal composition in the molten state and through which the core of the neutral conductor is advanced, whereby the composition is coated around the core.
  • the thickness of the layer (C) can be easily modulated by adjusting the flow rate of the feed to the induction head and/or the speed of movement of the core.
  • the device used to feed the coating head typically comprises a melting device comprising an inlet allowing a supply of metal composition; means for heating the mixture to a temperature T1 higher than the melting temperature of the mixture; and an outlet provided with means for supplying the mixture in the molten state to the coating head (typically a worm-type device as used in extrusion/coating devices) at a temperature T2 ⁇ T1, T2 being higher than the melting temperature of the mixture but lower than the melting temperature of the core of the neutral conductor.
  • a melting device comprising an inlet allowing a supply of metal composition; means for heating the mixture to a temperature T1 higher than the melting temperature of the mixture; and an outlet provided with means for supplying the mixture in the molten state to the coating head (typically a worm-type device as used in extrusion/coating devices) at a temperature T2 ⁇ T1, T2 being higher than the melting temperature of the mixture but lower than the melting temperature of the core of the neutral conductor.
  • this application can for example be carried out by constraining the metallic composition comprising (or consisting of) the metal M around the core.
  • the screen intended to ensure good mechanical strength of the cable, steel is a material of choice for its constitution.
  • the screen present in the cable of the invention is therefore advantageously constituted by at least one steel strip provided with a layer (C2) of the aforementioned type on at least one of its faces (or even on both) and wound around the phase and neutral conductors.
  • the cable may comprise more than one metal screen, for example two metal screens overlapping helically.
  • the contact areas with the neutral conductor have the metal M on the surface, preferably in the form of a coating having the same composition as that of the layer ⁇ present on the surface of the neutral conductor.
  • the preferential characteristics described in the singular for the screen present at least in one example are transposable to the other screens when they are present. In other words, when several screens are present, they advantageously all have the preferential characteristics described above in the present description.
  • each of the conductors be surrounded by an insulating covering, which insulates it not only from the other conductors, but also from the neutral conductor.
  • each of the phase conductors is insulated from the others, which is typically achieved by surrounding each of the phase conductors with an insulating covering, typically an insulating sheath.
  • phase conductors used in a cable according to the invention may, for example, have a circular or sectoral section and they may indifferently be constituted by a single elongated conductive element (a wire) or by several elongated conductive elements (several wires or strands). advantageously joined together in strands for example).
  • the same cable may possibly contain different types of phase conductors although it is more usual to use identical phase conductors when the cable contains several.
  • a phase conductor as used according to the present invention typically has a cross-section of less than 300 mm 2 , typically ranging from 16 to 240 mm 2 .
  • the screen surrounding the phase and neutral conductors is an inner layer of the cable according to the invention.
  • the term "inner layer” means a layer which does not constitute the outermost layer of the cable.
  • the cable it is advantageous for the cable to further comprise an external protective sheath deposited around the screen.
  • This sheath makes it possible, among other effects, to reinforce the protection of the cable (and first and foremost of the screen) against external, chemical or physical aggression.
  • the application of the protective sheath around the screen can typically be carried out by extrusion, in particular at a temperature ranging from 140°C to approximately 195°C.
  • the sheath is then made of a thermoplastic polymer, for example PVC, which may optionally contain additives for improving the strength of the cable, such as additives improving the service life of the cable under the conditions envisaged for its operation.
  • FIG. 1 represents a schematic cross-sectional view of an exemplary cable implementing the principles of the present invention. Only the essential elements for understanding the presentation have been represented schematically in these figures, without respecting the scale.
  • the cable designated by the general reference 1 on the Figure 1 is an example of a cable according to the invention intended for the transport of low-voltage three-phase electricity.
  • This cable comprises three identical phase conductors
  • This cable comprises three identical phase conductors 2, 3 and 4.
  • each of them is formed from a single metal wire of sectoral section, but other variants are possible (in particular the use of several stranded wires and/or cylindrical geometries for example).
  • Each of the three phase conductors which may for example be made of aluminium or copper, is sheathed with an insulating envelope referenced respectively 12, 13 and 14.
  • the cable also comprises a neutral conductor according to the invention comprising a core 20, and having on the surface a metallic layer 25 of zinc (for example, another metallic layer being possible, for example a layer of tin), which has been applied by coating with zinc in the molten state, typically by extrusion, by passing the core 20 through a coating die supplied with zinc in the molten state.
  • a metal screen 30 surrounds the assembly consisting of the four conductors over their entire length.
  • This screen is, for the embodiment illustrated in the figure, a strip obtained by winding a galvanized steel ribbon around the four conductors over their entire length, this ribbon being based on steel coated with zinc, whereby the strip obtained has a hollow cylindrical body 32 based on steel and an internal layer 34 based on zinc, which is in physical contact with the four conductors (the three insulated phase conductors 2, 3 and 4 provided with their insulating jackets 13, 13 and 14; and the neutral conductor provided with its zinc layer 25).
  • the screen 30 as well as the conductor 20 are connected to the earth potential so as to ground them.
  • a protective sheath 40 made of synthetic material (typically PVC) externally covers the screen 30 over its entire length.

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  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un câble pour le transport d'électricité, comprenant :- au moins un conducteur de phase (2 ;3 ;4) ;- au moins un conducteur de neutre (20, 25);- au moins un écran métallique (30) en contact physique avec le conducteur de neutre,où :- le conducteur de neutre est constitué d'un coeur (20) à base d'aluminium revêtu par une couche métallique (25) à base d'un métal autre que le plomb et d'épaisseur supérieure à 50 microns ; et- l'écran métallique (30) comprend le même métal M au niveau de ses surfaces en contact avec le conducteur de neutre.

Description

  • La présente invention a trait à des câbles pour le transport de l'électricité, comprenant un conducteur de neutre à base d'aluminium en contact avec un écran métallique. Elle concerne plus spécifiquement l'inhibition des phénomènes de corrosion au sein de tels câbles.
  • L'invention trouve en particulier des applications intéressantes dans le domaine des câbles dits "basse tension" (BT), qui sont typiquement employés pour le transport d'électricité avec une tension d'au plus 1000 V en régime alternatif et d'au plus 1500 V en régime continu. L'invention est notamment intéressante pour des câbles de ce type destinées à être employés à titre de câbles souterrains.
  • Les câbles électriques conçus pour le transport de l'électricité, notamment pour la basse tension, comprennent typiquement un assemblage d'au moins un conducteur de phase (et typiquement trois conducteurs de phases) et d'un conducteur de neutre. Chacun des conducteurs de phases, ainsi que le conducteur de neutre, est un élément allongé électriquement conducteur, typiquement constitué d'un fil métallique électriquement conducteur ou bien d'un ensemble de fils conducteur (par exemple réunis en toron), les conducteurs de phase étant gainés d'une enveloppe électriquement isolante.
  • La présente invention concerne des câbles de ce type comprenant spécifiquement un écran métallique qui entoure les conducteurs de phase et le conducteur de neutre, et où le conducteur de neutre est physiquement en contact avec cet écran métallique.
  • L'écran métallique est typiquement formé par un feuillard métallique, formé d'un ruban métallique conducteur enroulé autour des conducteurs sur toute leur longueur.
  • L'écran métallique et le conducteur de neutre en contact avec celui-ci sont reliés à un potentiel de référence, habituellement le potentiel de la terre pour une mise à la masse. Une gaine de protection, généralement en matériau synthétique, entoure typiquement l'écran.
  • La mise à la masse de l'écran et du conducteur de neutre permet d'assurer une bonne protection des personnes ou des animaux qui viendraient en contact avec le câble si l'un des conducteurs de phase et notamment sa gaine isolante venait à être détériorée. Ce risque n'est pas nul, en particulier dans le cas de câbles enterrés : lors de travaux, par exemple, le contact accidentel d'un outil électriquement conducteur avec le câble n'est pas exclu, susceptible d'induire des dommages corporels potentiellement fatals, qu'il convient d'éviter. Il est par conséquent primordial d'assurer une excellente mise à la terre des câbles du type précité, en maintenant notamment une résistance mécanique de l'écran limitant les risques de le voir percé ou cassé accidentellement et plus généralement en maintenant le plus durablement possible l'intégrité du conducteur de neutre et de l'écran métallique qui assurent la protection par mise à la terre.
  • Dans ce cadre, une problématique importante est la résistance à la corrosion qui peut survenir au sein du câble et endommager l'écran et/ou le conducteur de neutre. Des phénomènes de corrosion de ce type sont en particulier observés lorsque le conducteur de neutre est à base d'aluminium, ce qui est couramment le cas compte tenu des avantages de ce métal en termes de légèreté et de prix.
  • Pour éviter ces problèmes de corrosion rencontrés avec un conducteur de neutre est à base d'aluminium, une solution qui a longtemps été préconisée, et couramment employée, consiste à former une couche de plomb autour du conducteur de neutre, qui assure une protection contre la corrosion. Cette solution conduit à une protection efficace du conducteur de neutre tout particulièrement lorsque celui-ci est en aluminium. Cependant lorsque l'écran est à base d'un acier recouvert de zinc, la protection se fait au détriment du zinc qui se corrode rapidement par effet de pile. De plus, du fait de la toxicité du plomb, il est souhaitable de ne plus utiliser ce métal, ni d'ailleurs aucun autre métal lourd dont l'utilisation est désormais réglementée.
  • Pour éviter l'emploi du plomb, diverse solutions ont été proposées, parmi lesquelles on peut citer celle de la demande WO2022/180332 qui concerne un câble pour le transport de l'électricité du type précité (à savoir comprenant au moins un conducteur de phase isolé et un conducteur de neutre et un écran les entourant avec le conducteur de neutre étant en contact avec une partie de l'écran) et où le conducteur de neutre est revêtu extérieurement par une couche protectrice d'alumine.
  • Un but de la présente invention est de fournir une solution permettant de réduire les phénomènes de corrosion dans les câbles comprenant un conducteur de neutre à base d'aluminium en contact avec un écran métallique, en s'affranchissant de l'emploi de plomb.
  • A cet effet, la présente invention propose de revêtir extérieurement le conducteur de neutre à base d'aluminium par une couche métallique à base d'un métal distinct du plomb déposée par extrusion, et d'employer un écran métallique présentant le même métal que celui, au moins sur la surface de l'écran métallique qui est en contact avec la couche métallique présente sur le conducteur de neutre.
  • Ainsi, selon l'invention, les parties du conducteur de neutre et de l'écran qui sont en contact sont constituées d'un même métal, ce qui induit une absence de différence de potentiel électrochimique entre les deux surface, qui réduit en une large mesure (voire inhibe sensiblement) les phénomènes de corrosion de l'aluminium.
  • Plus précisément, la présente invention a pour objet un câble pour le transport d'électricité, comprenant :
    • au moins un conducteur de phase ;
    • au moins un conducteur de neutre isolé électriquement dudit conducteur de phase ;
    • au moins un écran métallique entourant le conducteur de phase et le conducteur de neutre, et en contact physique avec le conducteur de neutre, et dans lequel
    • le conducteur de neutre est constitué d'un coeur à base d'aluminium revêtu extérieurement par une couche métallique à base d'un métal M autre que le plomb ( désignée ci-après par « couche (C) » à des fins de concision), ladite couche métallique ayant une épaisseur supérieure à 50 microns ; et
    • l'écran métallique comprend le même métal M au moins au niveau des surfaces de l'écran en contact avec le conducteur de neutre.
  • Avantageusement, le câble selon l'invention comprend plusieurs conducteurs de phase (typiquement trois conducteurs de phase dans le cas du transport usuel de courant triphasé), et au moins un écran métallique entoure alors tous les conducteurs de phase (ainsi que le conducteur de neutre avec lequel il est en contact).
  • De préférence, la totalité de la surface interne de l'écran métallique (à savoir la surface qui est en regard du conducteur de phase entouré par l'écran métallique) comprend une couche métallique, dite « couche (C2) » ci-après, à base du métal M et typiquement une couche métallique constituée par ledit métal M.
  • L'écran métallique est généralement un feuillard métallique, ayant avantageusement la forme d'un cylindre creux de section circulaire, et qui recouvre totalement les conducteurs de phase et de neutre du câble. Un tel feuillard est typiquement formé en enroulant autour des conducteurs de phase et de neutre au moins un ruban métallique, typiquement de façon hélicoïdale avec une recouvrement partiel des rubans de façon à assurer une couverture totale. Le cas échéant, le ruban métallique employé a avantageusement au moins une de ses faces munie d'une couche métallique (C2) du type précité à titre de couche externe, ce par quoi le feuillard obtenu comporte le métal M sur la totalité de la face interne du cylindre formé autour des les conducteurs de phase et de neutre du câble.
  • L'écran métallique ne constitue généralement pas la couche la plus externe du câble qui comporte généralement au moins une gaine de protection entourant l'écran métallique.
  • Par ailleurs, la couche métallique (C) qui constitue le revêtement extérieur du conducteur de neutre selon l'invention peut avantageusement être un unique métal (à savoir le métal M seul) ou bien alternativement un mélange comprenant le métal M (et de préférence exempt de plomb) et ayant un caractère métallique, par exemple un alliage métallique comprenant le métal M. A noter que la couche métallique (C) présente spécifiquement un caractère métallique et qu'elle est par exemple à distinguer d'une couche hybride qui contiendrait des particules métalliques noyées dans un vernis ou une matrice polymère. Lorsque l'armure comprend une couche métallique (C2) du type précité, il est préférable que les compositions des couches (C) et (C2) soient identiques (typiquement, chacune de ces couches est constituée du seul et même métal M).
  • Quelle que soit la nature du coeur du conducteur de neutre, l'épaisseur de la couche (C) présente à titre de revêtement le plus extérieur du conducteur de neutre selon l'invention a spécifiquement une épaisseur d'au moins 50 microns. Cette épaisseur est plus avantageusement d'au moins 100 microns et de préférence d'au moins 150 microns, par exemple d'au moins 200 microns, notamment d'au moins 250 microns. Ces gammes d'épaisseur de la couche (C) induisent une protection particulièrement efficace du coeur du conducteur neutre vis-à-vis de la corrosion et ce d'autant plus que cette épaisseur est élevée, mais une épaisseur supérieure à 1500 microns n'est en général pas souhaitable. En pratique, la couche (C) a de préférence une épaisseur allant de 300 à 1500 microns.
  • Notamment pour obtenir les épaisseurs précitées, la couche métallique (C) employée selon l'invention peut être appliquée sur le coeur du conducteur neutre par une enduction du métal M seul ou d'un mélange métallique le contenant, par exemple par extrusion.
  • Selon une première variante possible, la couche (C) peut être déposée sur le coeur du conducteur neutre par une enduction, où le métal M ou alternativement un mélange le comprenant est appliqué à l'état fondu sur le coeur du conducteur neutre, par exemple par extrusion à chaud. Selon cette variante, le matériau constituant la couche (C) revêtant du conducteur de neutre (à savoir, selon le cas, le métal M ou le mélange comprenant le métal M), a un point de fusion inférieur à celui du matériau constitutif du coeur du conducteur de neutre. Pour ce faire, il est en général préférable que le métal M ait un point de fusion inférieur à celui de l'aluminium.
  • Selon une autre variante possible, la couche métallique (C) peut être appliquée sur le coeur par déformation plastique d'une composition métallique comprenant le métal M ou un mélange comprenant le métal M. L'application est alors typiquement effectuée en appliquant la composition sous contrainte autour du coeur, par exemple sous pression, notamment par extrusion à froid.
  • Selon un mode de réalisation alternatif à l'enduction, la couche métallique (C) employée selon l'invention peut être appliquée sur le coeur du conducteur neutre sous la forme d'une feuille métallique préformée, cette feuille étant avantageusement enroulée autour du coeur du conducteur neutre puis solidarisée notamment par soudage ou collage.
  • Ainsi, selon une première variante possible, la couche métallique (C) peut par exemple être obtenue en enroulant un ruban métallique, notamment un ruban de zinc ou un ruban d'étain, autour du coeur du conducteur neutre (typiquement dans le sens longitudinal de l'axe du coeur du conducteur de neutre), puis en solidarisant par soudage le ruban ainsi enroulé.
  • Selon un autre variante possible, la couche métallique (C) peut être obtenue en enroulant hélicoïdalement un ruban métallique, notamment un ruban de zinc ou un ruban d'étain, autour du neutre, avec recouvrement partiel des spires formées par le ruban, puis en le solidarisant par collage.
  • Le métal M est par ailleurs avantageusement choisi de façon à ce que la couche (C) présente des propriétés similaires à celle de la couche de plomb qui était employée par le passé. En particulier, il est intéressant que la couche (C) ait une conductivité électrique similaire à celle d'une couche de plomb. Il est également préférable que la couche (C) présente une ductilité suffisante pour permettre la connexion du câble à des accessoires.
  • Selon un mode de réalisation intéressant, le métal M est le zinc (Zn). Selon ce mode de réalisation, la couche (C) est avantageusement une couche entièrement constituée de zinc, obtenue par enduction du coeur à base d'aluminium par du zinc à l'état fondu. Selon ce mode, et indépendamment de la nature exacte de la couche (C), l'écran est avantageusement constitué par un feuillard d'acier galvanisé, à savoir un acier recouvert par une couche de zinc. Le revêtement de zinc du feuillard a typiquement une épaisseur correspondant à une teneur surfacique de 70 à 140 g/dm2. Ce mode de réalisation s'avère particulièrement intéressant car une couche (C) à base de zinc et obtenue par enduction permet d'obtenir des performances similaires à celle d'une couche de plomb notamment en termes de dureté, ductilité, conductivité électrique, conductivité thermique et résistance à la corrosion. Un revêtement de zinc assure de plus une protection de l'acier de l'écran vis-à-vis de l'oxydation, le zinc jouant typiquement le rôle d'agent sacrificiel, ce qui réduit encore les phénomènes de corrosion.
  • Selon un autre mode de réalisation possible le métal M est l'étain (Sn). Selon ce mode de réalisation, la couche (C) est avantageusement une couche entièrement constituée d'étain, obtenue par enduction du coeur à base d'aluminium par de l'étain à l'état fondu. Selon ce mode, et indépendamment de la nature exacte de la couche (C), l'écran est avantageusement constitué par un feuillard d'acier étamé, à savoir un acier recouvert par une couche d'étain.
  • Différents aspects et modes de réalisation possibles de l'invention sont décrits plus en détails ci-après.
    • Le conducteur de neutre : le coeur et la couche (C)
  • Le coeur du conducteur de neutre employé de la présente invention est à base d'aluminium. Ce coeur contient de l'aluminium au moins en surface et est en général entièrement constitué par de l'aluminium ou par un alliage d'aluminium.
  • Un "alliage d'aluminium", au sens de la présente description, est un alliage métallique comprenant de l'aluminium en association avec d'autres éléments, ce qui inclut notamment les alliages définis dans la Directive Aluminium Association de Washington DC 2086 ou les alliages répondant à la norme européenne EN573. Ces normes définissent plusieurs classes d'alliage d'aluminium présentant les références allant de 1000 à 8000.
  • Le conducteur de neutre selon l'invention peut être constitué aussi bien par un unique élément conducteur allongé (un fil par exemple, de préférence de section circulaire) que par plusieurs éléments conducteurs allongés (plusieurs fils ou brins avantageusement réunis en torons, par exemple). Ces éléments conducteurs allongés sont de préférence à base d'aluminium ou d'un alliage aluminium, par exemple du type précité, l'aluminium ou l'alliage d'aluminium étant au moins présents en surface du conducteur de neutre.
  • Qu'il soit constitué d'un seul fil ou d'un assemblage de plusieurs brins ou fils, un conducteur de neutre tel qu'employé selon la présente invention a typiquement une section inférieure à 150 mm2, notamment allant de 16 à 120 mm2.
  • Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, le conducteur de neutre du câble selon l'invention est un fil massif, de préférence de section circulaire, constitué d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium.
  • La couche (C) est avantageusement appliquée sur le coeur du conducteur de neutre selon un procédé comprenant l'application d'une composition métallique comprenant (ou consistant en) le métal M soit par enduction de la composition métallique à l'état fondu, soit par une application par déformation plastique autour du coeur.
  • Lorsqu'on emploie la composition comprenant (ou consistant en) le métal (M) à l'état fondu, l'application de la couche (C) est de préférence effectuée au sein d'un dispositif comprenant une tête d'enduction alimentée par la composition métallique à l'état fondu et au travers de laquelle on fait progresser le coeur du conducteur de neutre, ce par quoi la composition vient s'enduire autour du coeur. L'épaisseur de la couche (C) peut être aisément modulée en jouant sur le débit de l'alimentation de la tête d'induction et/ou la vitesse de défilement du coeur. Le dispositif employé pour alimenter la tête d'enduction comporte typiquement un dispositif de fusion comportant une entrée permettant une alimentation en composition métallique ; des moyens de chauffage du mélange à une température T1 supérieure à la température de fusion du mélange ; et une sortie munie de moyen d'amenée du mélange à l'état fondu vers la tête d'enduction (typiquement un dispositif de type vis sans fin tel qu'employée dans les dispositifs d'extrusion/enduction) à une température T2≤T1, T2 étant supérieure à la température de fusion du mélange mais inférieure à la température de fusion du coeur du conducteur de neutre.
  • Lorsque la couche (C) est appliquée par déformation plastique autour du coeur, cette application peut par exemple être effectuée en contraignant la composition métallique comprenant (ou consistant en) le métal M autour du coeur.
    • L'écran métallique
  • L'écran visant à assurer une bonne résistance mécanique du câble, l'acier est un matériau de choix pour sa constitution. L'écran présent dans le câble de l'invention est de ce fait avantageusement constitué d'au moins un ruban d'acier doté d'une couche (C2) du type précité sur au moins une de ses faces (voire sur les deux) et enroulé autour des conducteurs de phase et de neutre. Le ruban d'acier employé peut par exemple être un ruban d'acier galvanisé lorsque M=Zn ou un ruban d'acier étamé lorsque M=Sn.
  • Selon un mode de réalisation intéressant, le câble peut comporter plus d'un écran métallique, par exemple deux écrans métalliques se chevauchant hélicoïdalement. Dans ce cas, pour chacun des écran, les zones de contact avec le conducteur de neutre présente le métal M en surface, de préférence sous la forme d'un revêtement ayant la même composition que celle de la couche © présente en surface du conducteur de neutre.
  • Dans la présente description, les caractéristiques préférentielles décrites au singulier pour l'écran présent au moins en un exemplaire sont transposables aux autres écrans lorsqu'ils sont présents. En d'autre termes, lorsque plusieurs écrans sont présents, ils présentent avantageusement tous les caractéristiques préférentielles décrite plus haut dans la présente description.
    • Les conducteurs de phase
  • Quel que soit le nombre de conducteurs de phase présents, il est souhaitable que chacun des conducteurs soit entouré d'un revêtement isolant, ce qui l'isole non seulement des autres conducteurs, mais également du conducteur de neutre.
  • Dans le cas d'un câble comportant plusieurs conducteurs de phase, chacun des conducteurs de phase est isolé des autres, ce qui est typiquement réalisé en entourant chacun des conducteur de phase d'un revêtement isolant, typiquement une gaine isolante.
  • Les conducteurs de phase employés dans un câble selon l'invention peuvent par exemple avoir une section circulaire ou sectorale et ils peuvent indifféremment être constitués par un unique élément conducteur allongé (un fil) ou bien par plusieurs éléments conducteurs allongés (plusieurs fils ou brins avantageusement réunis en torons par exemple). Un même câble peut éventuellement contenir différents types de conducteurs de phase bien qu'il soit plus usuel d'employer des conducteurs de phases identiques lorsque le câble en contient plusieurs.
  • Qu'il soit constitué d'un seul fil ou d'un assemblage de plusieurs brins ou fils, un conducteur de phase tel qu'employé selon la présente invention a typiquement une section inférieure à 300 mm2, typiquement allant de 16 à 240 mm2.
    • Gaine externe de protection
  • De préférence, l'écran qui entoure les conducteurs de phase et de neutre est une couche interne du câble selon l'invention. Selon l'invention, on entend par « couche interne », une couche qui ne constitue pas la couche la plus externe du câble.
  • En particulier, il est avantageux que le câble comprenne en outre une gaine externe de protection déposée autour de l'écran. Cette gaine permet, entre autres effets, de renforcer la protection du câble (et en premier lieu de l'écran) vis-à-vis des agressions extérieures, chimiques ou physiques.
  • L'application de la gaine de protection autour de l'écran peut typiquement être effectuée par extrusion, notamment à une température allant de 140°C à 195°C environ. La gaine est alors constituée d'un polymère thermoplastique, par exemple du PVC, qui peut éventuellement contenir des additifs permettant d'améliorer la résistance du câble, comme par exemple des additifs améliorant la durée de vie du câble dans les conditions envisagées pour son exploitation.
    • Brève description des dessins
  • Les dessins annexés illustrent l'invention :
    [ Fig. 1 ] représente une vue schématique en coupe d'un exemple de câble mettant en oeuvre les principes de la présente invention.
    Seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'exposé ont été représentés de manière schématique sur ces figures, sans respect de l'échelle.
    Le câble désigné par la référence générale 1 sur la Figure 1 est un exemple de câble selon l'invention destiné au transport de l'électricité triphasée à basse tension. Ce câble comprend trois conducteurs de phase identiques
    Ce câble comporte trois conducteurs de phase identiques 2, 3 et 4. Sur la figure chacun d'eux est formé d'un seul fil métallique de section sectorale mais d'autres variantes sont envisageables (notamment l'emploi de plusieurs fils toronnés et/ou des géométries cylindriques par exemple). Chacun des trois conducteurs de phase, qui peut être par exemple être en aluminium ou en cuivre, est gainé d'une enveloppe isolante référencée respectivement 12, 13 et 14.
    Le câble comporte par ailleurs un conducteur de neutre selon l'invention comprenant un coeur 20, et présentant en surface une couche métallique 25 de zinc (pour l'exemple, une autre couche métallique étant possible par exemple une couche d'étain), qui a été appliquée par enduction de zinc à l'état fondu, typiquement par extrusion, en faisant passe le coeur 20 dans une filière d'enduction alimentée par du zinc à l'état fondu.
    Un écran métallique 30 entoure l'ensemble constitué par les quatre conducteurs sur toute leur longueur. Cet écran est, pour le mode de réalisation illustré sur la figure, un feuillard obtenu en enroulant un ruban d'acier galvanisé autour des quatre conducteurs sur toute leur longueur, ce ruban étant à base d'acier revêtu par du zinc ,
    ce par quoi le feuillard obtenu présente un corps cylindrique creux 32 à base d'acier et une couche interne 34 à base de zinc, qui est en contact physique avec les quatre conducteurs (les trois conducteurs de phase isolés 2, 3 et 4 munis de leurs enveloppes isolantes 13, 13 et 14 ; et le conducteur de neutre muni de sa couche de zinc 25).
    L'écran 30 ainsi que le conducteur 20 sont connectés au potentiel de la terre de façon à les mettre à la masse.
    Une gaine de protection 40 en matériau synthétique (typiquement du PVC), revêt extérieurement l'écran 30 sur toute sa longueur.

Claims (13)

  1. Câble pour le transport d'électricité, comprenant :
    - au moins un conducteur de phase (2 ;3 ;4) ;
    - au moins un conducteur de neutre (20, 25) isolé électriquement dudit conducteur de phase ;
    au moins un écran métallique (30) entourant le conducteur de phase et le conducteur de neutre, et en contact physique avec le conducteur de neutre, et dans lequel
    - le conducteur de neutre est constitué d'un coeur (20) à base d'aluminium revêtu extérieurement par une couche métallique (25) à base d'un métal M autre que le plomb, ladite couche métallique ayant une épaisseur supérieure à 50 microns ; et
    - l'écran métallique (30) comprend le même métal M au moins au niveau des surfaces de l'écran en contact avec le conducteur de neutre.
  2. Câble selon la revendication 1, où la couche métallique (25) qui revêt le conducteur de neutre (20) a une épaisseur comprise entre 300 et 1500 microns.
  3. Câble selon la revendication 1 ou 2, où la couche métallique (25) qui revêt le conducteur de neutre (20) est une couche constituée par le métal M.
  4. Câble selon l'une des revendications 1 à 3, où la couche métallique (C) qui constitue le revêtement extérieur du conducteur de neutre selon l'invention est un mélange métallique comprenant le métal M, par exemple un alliage métallique comprenant le métal M.
  5. Câble selon l'une des revendications 1 à 4, où au moins la totalité de la surface interne de l'écran métallique comprend une couche métallique constituée par le métal M
  6. Câble selon l'une des revendications 1 à 5, où le métal M est le zinc.
  7. Câble selon la revendication 6, où l'écran est constitué par un feuillard d'acier galvanisé
  8. Câble selon l'une des revendications 1 à 7, où le métal M est l'étain.
  9. Câble selon la revendication 8, où l'écran est constitué par un feuillard d'acier étamé.
  10. Câble selon l'une des revendications 1 à 9, qui comprend plusieurs conducteurs de phase (2, 3, 4) et où l'écran métallique (30) entoure tous les conducteurs de phase (2, 3, 4) ainsi que le conducteur de neutre (20) avec lequel il est en contact.
  11. Câble selon l'une des revendications 1 à 10, qui comprend en outre une gaine de protection (40) autour de l'écran (30).
  12. Câble selon l'une des revendications 1 à 11, où la couche métallique (C) est appliquée sur le coeur du conducteur neutre par une enduction du métal M ou d'un mélange métallique le contenant, par exemple par extrusion.
  13. Câble selon l'une des revendications 1 à 11, où la couche métallique (C) est appliquée sur le coeur du conducteur neutre sous la forme d'une feuille métallique préformée, cette feuille étant avantageusement enroulée autour du coeur du conducteur neutre puis solidarisée, notamment par soudage ou collage.
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