FR2500202A1 - Cable electrique comprenant un isolant multicouche particulier, et matiere isolante pour cables electriques - Google Patents

Cable electrique comprenant un isolant multicouche particulier, et matiere isolante pour cables electriques Download PDF

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Abstract

CABLE ELECTRIQUE POUR COURANT CONTINU. IL EST CARACTERISE EN CE QUE L'ISOLANT DU CONDUCTEUR 1 EST FORME D'UN RUBAN ENROULE (SPIRES 8, 11, 14) QUI EST CONSTITUE D'UN POLYMERE BIAXIALEMENT ORIENTE ET QUI EST REVETU SUR UNE FACE AU MOINS D'UNE PELLICULE DE MATIERE GRASSE HYDROFUGE, PAR EXEMPLE D'UNE PELLICULE A BASE D'UN POLYDIMETHYLSILOXANE. APPLICATION AUX CABLES SOUS-MARINS.

Description

1 2500202
La présente invention concerne un cable élec-
trique et plus particulièrement un câble électrique pour cou-
rant continu spCcia1ernent- approprié à l'utilisation comme
câble sous-marin.
La présente invention concerne en outre une ma-
tière isolante particulière pour câbles électriques, en parti-
culier pour câbles électriques à courant continu spécialement
appropriée aux câbles sous-marins.
Dans le domaine des cables électriques, et en particulier des câbles électriques sous-marins, le problème le plus grave se pose lorsque, pour une raison quelconque, il se forme une entaille, une fissure etc.. ou même une rupture franche dans la gaine de revêtement d'un cable, en ce sens que la présence de cette fissure implique une pénétration
d'eau dans le câble qui se traduit par une perforation de l'i-
solant et par une mise hors d'usage du câble.
Il est pratiquement impossible d'empêcher qu'il se produise avec le temps des fissures ou des entailles, même de petites dimensions, dans la gaine d'un câble en général, et en particulier d'un câble sous-marin, et par conséquent
d'empêcher la pénétration d'eau à travers la gaine du cable.
Dans les cables électriques connus, en présence d'une fissure même petite dans la gaine qui laisse pénétrer
l'eau dans le câble, on aboutit inévitablement à la pénétra-
tion d'eau dans l'isolant du câble et par conséquent à la mise
hors d'usage de celui-ci, entraînant la nécessité d'une répa-
ration qui, dans le cas des cables sous-marins, présente des
difficultés notables.
Le but de la présente invention est d'empêcher qu'en présence de fissures ou de ruptures dans la gaine d'un câble électrique qui impliquent une pénétration d'eau dans la
gaine du câble, on ait une pénétration de cette eau dans l'iso-
lant du câble et une mise hors d'usage de celui-ci.
L'invention concerne un câble électrique com-
prenant un conducteur et un isolant formé d'enroulements d'au moins un ruban,d'un polyméère biaxialement orienté, câble caractérisé en ce qu'au moins une facLe dlu ruban est recouverte
d'une pellicule d'un corps gras hydrofuge.
L'invention concerne également une matière iso-
lante pour câbles électriques, caractérisée en ce qu'elle com-
prend un ruban d'un polymère biaxialement orienté recouvert sur une de ses faces d'une pellicule d'un corps gras hydrofuge. La présente invention sera mieux comprise à la
lumière de la description détaillée ci-après, donnée à titre
d'exemple non limitatif, se référant aux figures du dessin annexé dans lesquelles: - la figure 1 montre en perspective un tronçon
de cable selon l'invention avec des parties partiellement éli-
minées pour en mettre en évidence la structure; - la figure 2 montre en perspective un tronçon d'un ruban formant la couche isolante d'un cable électrique
selon l'invention.
Un câble électrique selon la présente invention est représenté à la figure 1. Comme on le voit sur la figure 1, le cable électrique comprend un conducteur électrique.l formé par exemple d'un ensemble de fils réunis entre eux, par
exemple des fils de cuivre.
Sur le conducteur électrique 1 est disposée
une gaine semi-conductrice 2. Autour de la gaine semiconductri-
ce 2, est disposé un isolant multicouches 3 décrit en détail
ci-après, surmonté d'une couche semi-conductrice 4.
Le complexe précédemment décrit est enfin con-
tenu dans une gaine imperméable 5 habituellement constituée
de plomb ou d'aluminium.
L'élément fondamental d'un cable électrique con-
forme à l'invention réside dans le type particulier d'isolant
multicouche ou stratifié 3 adopté.
L'isolant stratifié 3 est constitué par l'en-
roulement d'au moins un ruban 6 (voir figure 2) d'un poly-
mère biaxialement orienté recouvert sur une de ses faces d'une
pellicule 7 d'un corps gras hydrofuqc.
Par polymère biaxialement orienté, on entend un homopolymère isotactique répondant la formule générale suivante:
( - CH2-CHR)
dans laquelle R est choisi parmi les radicaux suivants:
H; CH3; CH2-CH3; CH=CH2; CH2 -CH2-CH3;
CH3
CH2 - C CH
2 '-CH3
CH /3 C j CH3 CH3 C Hl3 CH2 -CH2 - Ci- C3 C 3 CH3 CH - CH3 CH3
C (CH3)2 - CH2 - CH3; - CH2-<;
CH3 F
_( CH3;
CC3 CH3 F O; g -OF;KZ Cl: F; OH; O-C-CH3 IlO O
-C-O-CH3;
o
CN; -C-NH2
Ol o Parmi tous les polymères énumérés ci-dessus, il est particulièrement indiqué d'utiliser un polypropylène
isotactique, et plus particulièrement un polypropylène iso-
tactique ayant les caractéristiques physico-chimiques suivantes: - sa masse moléculaire est comprise entre 200.000 et 900.000 - son pourcentage de cristallinité est compris entre 40% et
90%
- son indice de polymolécularité est compris entre 2 et 10
4 2500202
- son module d'élasticité est compris entre 1740 et 4500 N/mm2
Comme corps gras hydrofuge approprié à la forma-
tion d'une pellicule sur au moins une face du ruban de polymère biaxialement orienté, on peut utiliser un corps gras hydrofuge incompatible avec la matière formant le ruban. Un corps gras pos- sédant cette caractéristique pour toutes les matières indiquées ci-dessus pour la formation du ruban est un corps gras à base de silicones et en particulier un corps gras contenant des
silicones ayant une viscosité non inférieure à 100 cStà 250C.
Comme il a été indiqué précédemment, l'isolant multicouches 3 est formé par l'enroulement d'une matière isolante faisant elle aussi l'objet de la présente invention, représentée à la figure 2, qui consiste en un ruban 6 muni sur une de ses
faces d'une pellicule 7 d'une corps gras hydrofuge.
Dans le mode de réalisation particulier repré-
senté à la figure 1, plusieurs enroulements de rubans 6, en par-
ticulier constitués d'un polypropylène isotactique ayant les caractéristiques physico-chimiques précédemment indiquées, et recouverts sur au moins une de leurs faces d'une pellicule 7 d'un corps gras à base de silicones contenant des silicones ayant une viscosité à 25"C non inférieure à lOO cSt, sont superposés jusqu'à former une couche tubulaire globale d'une épaisseur
appropriée à la formation de l'isolement d'un cable électrique.
Le corps gras à base de silicones, c'est-à-dire
contenant des silicones ayant une viscosité à 250C non infé-
rieure à 100 cSt, contient plus particulièrement comme silicones
un polydiméthylsiloxane ayant à 250C une viscosité non infé-
rieure à 100 cSt.
Chaque enroulement de fil est disposé de façon que chaque spire soit superposée sur une certaine longueur à
la spire qui la précède comme le montre clairement la figure 1.
En fait, comme on le voit sur la figure 1, la spire 8 a son propre bord 9 superposé au bord 10 de la spire 11 et le bord 12 de cette dernière est superposé au bord 13 de la
spire 14.
En outre, l'enroulement de chacun des rubans 6 muni de la pellicule 7 de corps gras hydrofuge est disposé sur le cable de façon que le ruban soit e-n tension et que cette tension d'enroulement ne soit pas inférieure à 4 N/mm, mais ne
soit pas supérieure à la limite d'élasticité du ruban.
Une autre caractéristique du ruban 6 est de possé-
der une épaisseur comprise entre 10 et 5OçLm et de préférence une épaisseur comprise entre 10 et 25 < m. L'épaisseur de la pellicule 7 de corps gras hydrofuge, et plus particulièrement de corps gras à base de silicones ayant une viscosité à 250C non inférieure à 100 cst est comprise entre 1% et 50% de
l'épaisseur du ruban 6.
Un câble électrique, en particulier un câble électrique pour courant continu, ayant un isolement conforme à la présente invention permet d'atteindre le but proposé et
il est possible en outre d'utiliser des tensions de 400 kV.
En fait, grâce à la présence de la pellicule de
corps gras hydrofuges, constitué d'un corps gras à base de si-
licones, entre les diverses spires des enroulements de rubans, qui forment ensemble l'isolant multicouches 3 du conducteur électrique 1, on obtient un isolant qui se révèle parfaitement
imperméable à l'eau tant dans le sens radial par rapport à l'iso-
lement multicouches lui-même que dans le sens longitudinal par
rapport à ce dernier.
Il s'ensuit que même si, dans la gaine 5, il devait se former une fissure à travers laquelle de l'eau pénètre à l'intérieur de la gaine 5, cette eau, grâce à la présence
de la pellicule 7 de matière grasse à base de silicones appli-
quée sur au moins une face du ruban (, avec lequel est formé l'isolant multicouches 3, ne peut s'infiltrer entre les spires ni dans le sens radical ni dans le sens longitudinal par
rapport au câble.
De plus, l'eau qui a éventuellement pénétré Y travers une fissure de la gaine 5 ne peut se propager ni dans le sens radial par rapport au câble, ni dans le sens longitudinal par rapport à ce dernier à travers le ruban 6, car celui-ci est absolument imperméable, sa porosité étant absolument nulle au
point de ne pas étru perméable, même dans une mesure extrême-
ment faible, à la matière grasse hydrofuge.
En outre, en correspoîîd.îucc avec la zone de su-
perposition des diverses spires du ruis', Lli o, au cours de
(, 2500202
l'enroulement du ruban, il peut se former de petits interstices o peuvent être englobées de très faibles quantités de gaz, et en particulier d'air, ces petits interstices se trouvent remplis, probablement dans leur totalité, de la matière constituant la couche de pellicule de matière grasse hydrofuge, ce qui bloque pratiquement une voie de passage possible pour l'eau le long
de l'isolant multicouches 3 du câble.
En outre, surtout dans le cas o le polypropylène utilisé pour le ruban 6 est une matière thermorétractable, en soumettant à un chauffage lisolant multicouches 3 après son application sur le conducteur 1, on exerce une pression notable entre les zones de superposition des spires adjacentes du cable qui réduit les dimensions de ces interstices, assurant ainsi davantage encore qu'il ne se forme pas de voies préférentielles
pour la migration d'eau le long de la couche isolante 3 du câble.
De plus, en ce qui concerne la capacité de l'isolant du câble de permettre dans celui-ci l'utilisation de tensions encore plus
élevées que 400 kV, celle-ci est due aux excellentes caracté-
ristiques diélectriques de la couche isolante 3 du câble, de la
matière isolante dont cette couche 3 est constituée, c'est-à-
dire de la matière du ruban 6 et de la pellicule 7 de matière grasse à base de silicones appliquée sur au moins une face de
ce ruban 6.
Bien que l'on ait illustré et décrit certains modes de réalisation selon la présente invention on considère que celle-ci comprend dans son domaine toutes les variantes
possibles accessibles à un technicien de cette branche. En par-
ticulier, on doit considérer comme entrant dans le domaine de l'invention le mode de réalisation selon lequel une pellicule 7 de matière grasse hydrofuge est présent:e sur les deux faces
du ruban 6.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1.- Câble électrique comprenant un conducteur et
un isolant formé d'enroulements d'au moins un ruban d'un poly-
mère orienté, caractérisé en ce qu'au moins une face du ruban est recouverte d'une pellicule d'une matière grasse hydrofuge. 2.- Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière grasse hydrofuge est une matière
grasse à base de silicones.
3.- Câble électrique selon la revendication 2, 1O caractérisé en ce que la matière grasse à base de silicones est à base de silicones ayant une viscosité à 251C non inférieure
à 100 cst.
4.- Câble électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la silicone de la matière grasse à base
de silicones est un polydiméthylsiloxane ayant à 251C une visco-
sité non inférieure à lOOcSt.
5.- Câble électrique selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que ce ruban a une
épaisseur comprise entre 10 et 50 e<m et en ce que l'épaisseur finale de la pellicule de matière grasse hydrofuge est comprise
entre 1% et 5/0 de la valeur- de l'épaisseur du ruban.
6.- Câble électrique selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur du ruban
est de préférence comprise entre 10 et 25 fLm et en ce que l'é-
paisseur de la pellicule de matière grasse hydrofuge est comprise
entre 1% et 50% de la valeur de l'épaisseur du ruban.
7.- Câble électrique selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que le ruban de po-
lymère biaxialement orienté recouvert sur au moins une face 3U d'une pellicule d'une matière grasse hydrofuge est constitué
d'un polypropylène isotactique ayant un pourcentage de cristalli-
nité compris entre 40% et 90%; une masse moléculaire comprise entre 200. 000 et 900.000, un indice de polymolécularité compris entre 2 et 10, un module d'élasticité compris entre 1740 et
2 2
4500 N/mm et une tension d'enroulement non inférieure à 4 N/mm 8.- Matière isolante pour cablesélectriques, caractérisée en ce qu'elle comprend un ruban d'un polymère
biaxialement orienté recouvert sur une de ses faces d'une ma-
tière grasse hydrofuge.
9.- Matière isolante pour cables électriques selon la revendication 8, caractérisée en ce que la matière
grasse hydrofuge est une matière grasse à base de silicones.
10.- Matière isolante pour cables électriques selon la revendication 9, caractérisée en ce que la matière grasse à base de silicones est à base de silicones ayant une viscosité à 25 C non inférieure à 100 cSt, 11.Matière isolante pour càbles électriques selon la revendication 10, caractérisée en ce que la silicone
de la matière grasse à base de silicones est un polydiméthyl-
siloxane ayant à 25 C une viscosité non inférieure à 100 cSt.
12.- Matière isolante pour cables électriques
selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisée
en ce que l'épaisseur du ruban est comprise entre 10 et 50^ m et en ce que l'épaisseur de la pellicule de matière grasse hydrofuge est comprise entre 1% et 50% de la valeur de
l'épaisseur du ruban.
13.- Matière isolante pour cables électriques
selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisée
en ce que l'épaisseur du ruban est de préférence comprise entre 10 et 25 y m et en ce que l'épaisseur de la pellicule de matière grasse hydrofuge est comprise entre 1% et 50% de
la valeur de l'épaisseur du ruban.
14.- Matière isolante pour cAbles électriques
suivant l'une quelconque des revendications 8 à 13, caracté-
risée en ce que le ruban de polymère biaxialement orienté recouvert sur au moins une face d'une pellicule d'une matière grasse hydrofuge est constitué d'un polypropylène isotactique ayant un pourcentage de cristallinité compris entre 40% et %, une masse moléculaire comprise entre 200.000 et 900.000, un indice de polymolécularité compris entre 2 et 10 et un
module d'lasticit compris entre 1740 et 4500 N/mm2.
module d'élasticité compris entre 1740 et 4500 N/mm
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