FR2852746A1 - High voltage electric power underground transmission system, has metallic shield integrated along internal cavity of installation pipe for grounding and being independent of electric power cable - Google Patents
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Abstract
Description
SYSTEME DE TRANSMISSION D'ENERGIE A HAUTE TENSIONHIGH VOLTAGE POWER TRANSMISSION SYSTEM
La présente invention concerne un système de transmission d'énergie électrique, plus particulièrement adapté à des transmissions souterraines à haute tension. The present invention relates to an electrical energy transmission system, more particularly suitable for high voltage underground transmissions.
Il est connu d'utiliser des conduits d'installation ou tuyaux (" pipe " en anglais) dans lesquels sont logés un ou plusieurs câbles de puissance souterrains afin de protéger ces derniers de l'humidité mais aussi de dégâts susceptibles d'être provoqués par des rongeurs. Ce type de conduit permet notamment la transmission de courant alternatif et comporte trois câbles de 10 puissance comprenant chacun un conducteur de phase, permettant une transmission triphasée. It is known to use installation conduits or pipes ("pipe" in English) in which are housed one or more underground power cables in order to protect them from moisture but also from damage likely to be caused by rodents. This type of conduit notably allows the transmission of alternating current and comprises three power cables each comprising a phase conductor, allowing a three-phase transmission.
Comme représenté en figure 1, un câble 1 de puissance utilisé dans ce type de conduit comprend coaxialement un conducteur central 2 en cuivre ou aluminium, un écran semi-conducteur interne 3, une couche isolante 4 15 réalisée dans un matériau tel que du polyéthylène réticulé PRC (XLPE " cross-linked polyethylene " en anglais) ou du caoutchouc d'éthylène propylène EPR (" Ethylene Propylene Rubber " en anglais) et un écran semiconducteur externe 5. On y ajoute un écran métallique 6 au-dessus de l'écran semi-conducteur externe 5. Cet écran métallique 6 possède un rôle 20 d'écran électrique permettant la mise à la masse et l'acheminement de courants induits ou de court-circuit. Le câble 1 comporte également une gaine de protection externe 7. L'écran métallique 6 est par exemple une feuille d'aluminium d'épaisseur suffisamment élevée, roulée et collée pour adhérer à la gaine de protection externe 7. As shown in FIG. 1, a power cable 1 used in this type of conduit coaxially comprises a central conductor 2 made of copper or aluminum, an internal semiconductor screen 3, an insulating layer 4 15 made of a material such as crosslinked polyethylene PRC (XLPE "cross-linked polyethylene" in English) or ethylene propylene rubber EPR ("Ethylene Propylene Rubber" in English) and an external semiconductor screen 5. A metal screen 6 is added above the screen external semiconductor 5. This metallic screen 6 has the role of an electrical screen allowing the grounding and the routing of induced currents or short-circuits. The cable 1 also includes an external protective sheath 7. The metal screen 6 is for example an aluminum sheet of sufficiently high thickness, rolled and glued to adhere to the external protective sheath 7.
Un tel câble est ensuite enroulé sur un touret pour être transporté sur le site d'installation. Such a cable is then wound on a reel to be transported to the installation site.
Une telle structure présente cependant certaines difficultés. However, such a structure presents certain difficulties.
En effet, chaque touret peut supporter un volume limité de câble. Indeed, each reel can support a limited volume of cable.
L'utilisation d'un écran métallique, qui doit être suffisamment épais pour 30 assurer la mise à la masse du câble, limite la longueur de câble susceptible d'être enroulée sur le touret. Ainsi, il peut s'avérer nécessaire d'utiliser et F:\Salle\FP000391\PREMDEP'ADMIN\Texte déposé.doc transporter un grand nombre de tourets lorsqu'on doit installer une ligne de longueur importante, entraînant de ce fait un coût de transport élevé. The use of a metal screen, which must be thick enough to ensure the earthing of the cable, limits the length of cable that can be wound on the reel. Thus, it may prove necessary to use and F: \ Salle \ FP000391 \ PREMDEP'ADMIN \ Text deposited.doc carry a large number of drums when a long line must be installed, thereby entailing a cost high transport.
En outre, l'utilisation de plusieurs portions de câbles enroulées chacune sur un touret nécessite ensuite de réaliser plusieurs jonctions entre 5 ces portions afin cb réaliser la ligne. Ces jonctions nécessitent un temps important d'installation et sont très délicates à installer. Le coût des jonctions est de surcroît non négligeable. In addition, the use of several portions of cables each wound on a reel then requires making several junctions between these 5 portions in order to achieve the line. These junctions require significant installation time and are very difficult to install. The cost of junctions is also not negligible.
De plus, le métal utilisé pour réaliser l'écran métallique est lui-même assez coûteux et lourd. In addition, the metal used to make the metal screen is itself quite expensive and heavy.
La présente invention vise à fournir un système de transmission d'énergie permettant de réduire le nombre de tourets à transporter pour son installation, réalisé de manière économique et plus légère et comportant une plus grande longueur de câble sans jonction tout en assurant une fonction efficace de mise à la masse. The present invention aims to provide an energy transmission system making it possible to reduce the number of drums to be transported for its installation, produced in an economical and lighter manner and comprising a longer length of cable without junction while ensuring an effective function of Grounding.
La présente invention propose à cet effet un système de transmission d'énergie électrique comportant: - des moyens de transmission de l'énergie électrique comprenant au moins un câble électrique de puissance - un conduit d'installation dudit câble comportant une cavité intérieure, 20 ledit câble électrique étant logé à l'intérieur de ladite cavité dudit conduit et s'étendant le long dudit conduit, - des moyens conducteurs de mise à la masse, ledit système étant caractérisé en ce que lesdits moyens conducteurs de mise à la masse sont indépendants desdits moyens de transmission de 25 l'énergie électrique. The present invention proposes for this purpose an electrical energy transmission system comprising: - electrical energy transmission means comprising at least one electrical power cable - a conduit for installing said cable comprising an interior cavity, said electric cable being housed inside said cavity of said conduit and extending along said conduit, - conductive grounding means, said system being characterized in that said conductive grounding means are independent of said means of transmitting electrical energy.
Grâce à l'invention, les moyens conducteurs de mise à la masse sont délocalisés du câble de puissance qui ne nécessite plus d'écran métallique de mise à la masse. La section du câble est ainsi réduite permettant de ce fait d'enrouler une plus grande longueur de câble sur un même touret et de 30 diminuer le nombre de jonctions lors de l'installation. La réduction du nombre de tourets a un impact important sur le coût de transport sur le site F:\Salle\FP000391\PREMDEP'ADMIN\Texte déposé.doc d'installation. La réduction du nombre de jonctions induit une réduction du coût d'installation sur ce même site. Thanks to the invention, the conductive grounding means are delocalized from the power cable which no longer requires a metallic grounding screen. The section of the cable is thus reduced, thereby making it possible to wind a greater length of cable on the same reel and to reduce the number of junctions during installation. The reduction in the number of drums has a significant impact on the cost of transport to the site F: \ Salle \ FP000391 \ PREMDEP'ADMIN \ Text deposited.doc of installation. The reduction in the number of junctions leads to a reduction in the cost of installation on this same site.
De plus, les moyens conducteurs de mise à la masse étant présents indépendamment du câble électrique, un autre câble électrique dans le 5 conduit ne nécessite pas non plus d'écran métallique. Une telle solution permet donc un gain important en poids et coût total de métal utilisé. In addition, the conductive grounding means being present independently of the electric cable, another electric cable in the conduit also does not require a metal screen. Such a solution therefore allows a significant gain in weight and total cost of metal used.
Avantageusement, ledit câble électrique est un câble haute ou moyenne tension. Advantageously, said electrical cable is a high or medium voltage cable.
Selon un premier mode de réalisation, lesdits moyens conducteurs 10 de mise à la masse sont un écran métallique intégré le long dudit conduit. According to a first embodiment, said conductive grounding means 10 are a metal screen integrated along said conduit.
Selon ce premier mode de réalisation, de manière avantageuse, ledit conduit comporte au moins une couche de matière plastique entourant ledit écran métallique. According to this first embodiment, advantageously, said conduit comprises at least one layer of plastic material surrounding said metal screen.
Selon un deuxième mode de réalisation, lesdits moyens conducteurs 15 de mise à la masse sont un élément conducteur nu, ledit élément conducteur s'étendant le long dudit conduit. According to a second embodiment, said conductive grounding means 15 are a bare conductive element, said conductive element extending along said conduit.
Selon ce mode de réalisation, lesdits moyens conducteurs de mise à la masse sont situés le long de la surface interne dudit conduit. According to this embodiment, said grounding conductor means are located along the internal surface of said conduit.
Avantageusement, ledit câble électrique de puissance a une couche 20 externe conductrice ou semi-conductrice en contact électrique avec lesdits moyens conducteurs de mise à la masse. Advantageously, said electrical power cable has an outer conductive or semi-conductive layer in electrical contact with said conductive grounding means.
Avantageusement, ledit câble électrique haute tension comporte au moins coaxialement un conducteur central et une couche d'isolation sèche telle qu'une couche en polyéthylène réticulé PRC. Advantageously, said high voltage electric cable comprises at least coaxially a central conductor and a layer of dry insulation such as a layer of crosslinked polyethylene PRC.
De manière particulièrement avantageuse, lesdits moyens de transmission de l'énergie électrique comportent une pluralité de câbles électriques de puissance. In a particularly advantageous manner, said means for transmitting electrical energy comprise a plurality of electrical power cables.
Ainsi, le système peut comporter trois câbles comportant chacun un conducteur de phase, permettant de transmettre les trois phases d'un 30 courant alternatif sans qu'aucun des câbles ne comprenne un écran spécifique de mise à la masse. Thus, the system can comprise three cables each comprising a phase conductor, making it possible to transmit the three phases of an alternating current without any of the cables comprising a specific screen for grounding.
F:\Salle\FP000391\PREMDEP'ADMIN\Texte déposé.doc D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatif. F: \ Salle \ FP000391 \ PREMDEP'ADMIN \ Texte deposited.doc Other characteristics and advantages of the present invention will appear in the following description of embodiments of the invention, given by way of illustration and in no way limitative.
Dans les figures suivantes: - La figure 1 représente schématiquement en coupe transversale, un câble de puissance selon l'état de la technique, La figure 2 représente schématiquement en coupe transversale, un premier mode de réalisation d'un système de transmission d'énergie électrique selon l'invention, - La figure 3 représente schématiquement en coupe transversale, un deuxième mode de réalisation d'un système de transmission d'énergie électrique selon l'invention, La figure 1 a déjà été décrite en relation avec l'état de la technique. In the following figures: - Figure 1 shows schematically in cross section, a power cable according to the state of the art, Figure 2 shows schematically in cross section, a first embodiment of an energy transmission system electric according to the invention, - Figure 3 shows schematically in cross section, a second embodiment of an electrical energy transmission system according to the invention, Figure 1 has already been described in relation to the state of the technique.
La figure 2 représente schématiquement en coupe transversale, un 15 premier mode de réalisation d'un système de transmission 10 d'énergie électrique selon l'invention. FIG. 2 schematically shows in cross section, a first embodiment of a system 10 for transmitting electrical energy according to the invention.
Le système 10 comporte - un conduit d'installation 11, - trois câbles de puissance 12. The system 10 comprises - an installation duct 11, - three power cables 12.
Le conduit 11 comporte coaxialement, de l'intérieur vers l'extérieur: - un écran 15 en métal tel que le cuivre ou l'aluminium délimitant une cavité centrale 21, - une couche 14 en matière plastique telle que du polyéthylène ou du PVC (polychlorure de vinyle). The conduit 11 comprises coaxially, from the inside to the outside: - a screen 15 made of metal such as copper or aluminum delimiting a central cavity 21, - a layer 14 made of plastic material such as polyethylene or PVC ( polyvinyl chloride).
Chacun des câbles de puissance 12 comporte coaxialement, de l'intérieur vers l'extérieur: - un conducteur central 20 en cuivre ou en aluminium, un écran semi-conducteur interne 19, - une couche isolante 18 réalisée dans un matériau tel que du 30 polyéthylène réticulé PRC, - un écran semi-conducteur externe 17. Each of the power cables 12 comprises coaxially, from the inside to the outside: - a central conductor 20 made of copper or aluminum, an internal semiconductor screen 19, - an insulating layer 18 made of a material such as 30 crosslinked polyethylene PRC, - an external semiconductor screen 17.
F:\Salle\FP000391\PREMDEP'ADMIN\Texte déposé.doc Les câbles de puissance 12 se différencient du câble de puissance tel que représenté en figure 1 en ce qu'ils ne comportent pas de gaine de protection externe. F: \ Salle \ FP000391 \ PREMDEP'ADMIN \ Text deposited.doc The power cables 12 differ from the power cable as shown in Figure 1 in that they do not have an external protective sheath.
Chacun des câbles de puissance 12 peut éventuellement être muni 5 d'une couche mince métallique externe non représentée et/ou d'un élément en spiral non représenté pour faciliter le tirage dans le conduit. Each of the power cables 12 can optionally be provided with an external thin metal layer (not shown) and / or with a spiral element (not shown) to facilitate pulling in the conduit.
La cavité centrale 21 est étanche par rapport à l'extérieur du conduit 1 1 et reçoit de manière libre les câbles 12. The central cavity 21 is sealed relative to the outside of the duct 1 1 and freely receives the cables 12.
Les trois câbles 12 sont disposés en triangle à l'intérieur de la cavité 10 21 et permettent de transmettre les trois phases d'un courant alternatif triphasé. Les trois câbles peuvent également être juxtaposés à l'intérieur de la cavité. The three cables 12 are arranged in a triangle inside the cavity 10 21 and allow the three phases of a three-phase alternating current to be transmitted. The three cables can also be juxtaposed inside the cavity.
L'écran métallique 15 intégré au conduit 11 permet la mise à la masse et l'acheminement de courants induits et de court-circuit éventuel et 15 est délocalisé et indépendant des câbles 12, ces derniers ne nécessitant plus d'écran métallique de mise à la masse. The metal screen 15 integrated into the conduit 11 allows the grounding and the routing of induced currents and possible short-circuit and 15 is delocalized and independent of the cables 12, the latter no longer requiring a metal screen for setting the mass.
L'installation d'une ligne de transmission se fait en partant d'une surface plane comportant les deux épaisseurs 14 et 15 du conduit 11 sur laquelle mn dépose les câbles 12 de puissance. Cette surface plane est 20 ensuite enroulée de manière à former la cavité 21, les deux extrémités de la surface plane étant par exemple soudées ou collées au niveau de la surface 22. Une telle méthode d'installation est décrite dans le document DE371 8275. The installation of a transmission line is done starting from a flat surface comprising the two thicknesses 14 and 15 of the conduit 11 on which mn deposits the power cables 12. This planar surface is then rolled up so as to form the cavity 21, the two ends of the planar surface being for example welded or glued at the level of the surface 22. Such an installation method is described in document DE371 8275.
La figure 3 représente schématiquement en coupe transversale, un 25 deuxième mode de réalisation d'un système de transmission 100 d'énergie électrique selon l'invention. FIG. 3 shows diagrammatically in cross section, a second embodiment of a system 100 for transmitting electrical energy according to the invention.
Le système 100 comporte - un conduit d'installation 101, - trois câbles de puissance 102, - des moyens 103 conducteurs de mise à la masse. The system 100 comprises - an installation duct 101, - three power cables 102, - means 103 grounding conductors.
F:\Salle\FP000391\PREMDEPADMIN\Texte déposé.doc Le conduit 101 comporte une couche 104 en matière plastique telle que du polyéthylène ou du PVC (polychlorure de vinyle), délimitant une cavité centrale 107. F: \ Salle \ FP000391 \ PREMDEPADMIN \ Text deposited.doc The duct 101 comprises a layer 104 of plastic material such as polyethylene or PVC (polyvinyl chloride), delimiting a central cavity 107.
Chacun des câbles de puissance 102 a une structure identique aux câbles de puissance décrits en référence à la figure 2. Each of the power cables 102 has a structure identical to the power cables described with reference to FIG. 2.
Les moyens 103 conducteurs de mise à la masse sont un élément conducteur nu s'étendant le long de la surface interne du conduit 101. en aluminium ou en cuivre. The grounding means 103 are a bare conductive element extending along the internal surface of the conduit 101. made of aluminum or copper.
Les trois câbles 102 sont disposés en triangle à l'intérieur de la 10 cavité 107 et permettent de transmettre les trois phases d'un courant alternatif triphasé. Les écrans semi-conducteurs externes des câbles 102 sont en contact les uns avec les autres de sorte qu'une conduction électrique est établie entre ces écrans. The three cables 102 are arranged in a triangle inside the cavity 107 and allow the three phases of a three-phase alternating current to be transmitted. The external semiconductor screens of the cables 102 are in contact with each other so that an electrical conduction is established between these screens.
Les moyens conducteurs 103 sont en contact électrique avec au 15 moins un des écrans semi-conducteurs des câbles 102 de sorte qu'une conduction électrique est établie entre les moyens cond ucteurs 103 et chacun des écrans semi-conducteurs. The conductive means 103 are in electrical contact with at least one of the semiconductor screens of the cables 102 so that electrical conduction is established between the conductive means 103 and each of the semiconductor screens.
Les moyens 103 permettent la mise à la masse et l'acheminement de courants induits ou de court-circuit éventuel et sont délocalisé et 20 indépendants des câbles 102, ces derniers ne nécessitant plus d'écran métallique de mise à la masse. The means 103 allow the grounding and the routing of induced currents or possible short-circuit and are delocalized and independent of the cables 102, the latter no longer requiring a metallic grounding screen.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Of course, the invention is not limited to the embodiments which have just been described.
Notamment, le XLPE utilisé comme matériau isolant peut être 25 remplacé par du caoutchouc d'éthylène propylène EPR ou tout autre matériau adéquat. In particular, the XLPE used as insulating material can be replaced by ethylene propylene EPR rubber or any other suitable material.
De plus, les modes de réalisation décrits portent sur un système triphasé mais l'invention peut être généralisée à un nombre quelconque de câbles. In addition, the embodiments described relate to a three-phase system, but the invention can be generalized to any number of cables.
En outre, les conduits tels que décrits comportent une couche de matière plastique mais on peut envisager d'utiliser plusieurs couches réalisées avec des matières plastiques différentes ou de différentes couleurs. In addition, the conduits as described comprise a layer of plastic material, but it is possible to envisage using several layers made with different plastic materials or with different colors.
F:\Salle\FP000391\PREMDEP'ADMIN\Texte déposé.doc Les câbles de puissance tels que décrits ne possèdent pas d'écran métallique mais il est possible d'y inclure un écran métallique très fin ayant un rôle de protection et non de mise à la masse. F: \ Salle \ FP000391 \ PREMDEP'ADMIN \ Text deposited.doc The power cables as described do not have a metal screen but it is possible to include a very thin metal screen which has a protective role and not a Grounding.
Enfin, on pourra remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans sortir du cadre de l'invention. Finally, any means can be replaced by equivalent means without departing from the scope of the invention.
F:\Salle\FP000391\PREMDEP'ADMIN\Texte déposé.doc F: \ Salle \ FP000391 \ PREMDEP'ADMIN \ Text deposited.doc
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