WO1990001776A1 - Method for increasing the resistance to humidity of a high voltage electric cable, material for implementing such method, cable thus obtained - Google Patents

Method for increasing the resistance to humidity of a high voltage electric cable, material for implementing such method, cable thus obtained Download PDF

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WO1990001776A1
WO1990001776A1 PCT/FR1989/000393 FR8900393W WO9001776A1 WO 1990001776 A1 WO1990001776 A1 WO 1990001776A1 FR 8900393 W FR8900393 W FR 8900393W WO 9001776 A1 WO9001776 A1 WO 9001776A1
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cable
protective substance
insulating layer
water
layer
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PCT/FR1989/000393
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French (fr)
Inventor
Jean Filippini
Claudine Meyer
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Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/2813Protection against damage caused by electrical, chemical or water tree deterioration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00Power cables
    • H01B9/02Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/027Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers

Definitions

  • the invention relates to a method for increasing the moisture resistance of a high voltage cable for the transport of electrical energy.
  • High voltage electric cables are now frequently insulated with polymeric materials, especially polyethylene and especially crosslinked polyethylene.
  • polymeric materials can be not only polymers in the strict sense, but also copolymers, alloys of polymers, etc.
  • the operating conditions to which these cables are subjected become more and more severe due to the increase in the transported currents and therefore the operating temperature, and also by the increase in the operating voltages, the latter possibly reaching or exceed 400 kilovolts, which results in an increase in the electric field to which the insulator is subjected.
  • An insulated electrical cable of this type usually comprises a conductive core formed by a set of wires constituting a strand, for example made of copper, and surrounded by a first layer called "semi-conductor” or “internal layer”.
  • the latter is surrounded by an insulating layer, for example of polyethylene, which is itself surrounded by a second "semiconductor” or “outer layer”.
  • the latter is in turn surrounded by at least one layer.
  • the layer external semiconductor is surrounded by a layer forming a conductive screen, this being in turn surrounded by a layer or sheath of mechanical protection.
  • the first and second semiconductor layers conventionally consist of a matrix of a polymer, such as polyethylene, which is loaded with carbon black so as to each form an equipotential surface around the cable.
  • traces of water can have several origins. They can be found in the insulating material, for example polyethylene, at the time of manufacture of the cable or they can penetrate by diffusion to the insulating material, either from the outside of the cable, or from the inside of it. In the latter case, this penetration of water to the insulation may be due to the water remaining in the cable strand or to water entered during the connection of two cable sections.
  • the insulating material degrades in certain places where water is present. This deterioration is manifested by the appearance of small cavities, typically of the order of a micrometer, which are filled with water and which gradually invade the insulation.
  • these trees can lead to breakdown of the insulation after an indefinite time or duration of service.
  • This phenomenon constitutes a problem all the more serious as the speed of propagation of the trees increases with the applied voltage.
  • a first category of solutions consists in preventing water from reaching the outside of the cable by means, for example, of a metal screen such as a lead sheath or aluminum foil.
  • a metal screen such as a lead sheath or aluminum foil.
  • a hygroscopic layer is also applied, preferably between the external semiconductor layer and the metal screen.
  • a second category of solutions consists in preventing water to penetrate and circulate inside the conductive core of the cable, using a filling material to fill the spaces between the wires constituting the strand of the cable. These solutions are difficult and costly to implement and do not protect against penetration of water from the outside of the cable.
  • modifying the polymer of the insulating layer can be done to the detriment of other properties of the polymer.
  • the modification of the polymer results in an increase in the angle of loss of the insulator and, consequently, an increase in the dissipation of energy of this insulator.
  • the incorporation of additives in the polymer of the insulating layer can lead to the formation of crystals which are then a source of electrical breakdowns. These crystals may be due to crystallization or recrystallization of the additive or of reaction products of this additive.
  • an object of the invention to provide a method for increasing, by means of a protective substance, the resistance to humidity of a high voltage electric cable comprising an insulating layer in polymer material, for example polyethylene, which does not require modifications to the insulating layer.
  • the process of the invention is essentially characterized in that the said protective substance is incorporated into an area of the cable situated outside the insulating layer,
  • said protective substance is activatable by water and is at least partly water-soluble so that it can be entrained up to the insulating layer by any trace of water present in the cable opposite the insulating layer with respect to said zone.
  • said protective substance is, after activation by water, suitable for intervening in electrochemical reactions at the water / polymer material interface or suitable for trapping free radicals resulting from these electrochemical reactions,
  • the protective substance is activated, that is to say made useful.
  • this protective substance is at least partly water-soluble, it is then carried along by the traces of water present in the cable, and transported by water to the insulating layer, that is to say precisely at the where it should act.
  • the action of the protective substance is located between water / polymer face of the insulating layer, that is to say on the internal surface and / or the external surface of the insulating layer.
  • the protective substance thus activated by water, is capable of intervening in electrochemical reactions at the water / polymer material interface or capable of trapping free radicals resulting from these chemical reactions.
  • the mode of action of the protective substance is located at the water / polymer material interface, either to intervene directly in electro-chemical reactions, or to intervene on the consequences of these reactions, it is that is to say, to trap the free radicals resulting from such reactions.
  • this protective substance which is only activated if traces of water are present in the cable, it is possible to prevent the creation and propagation of water arbo ⁇ resences in the polymer material of the insulating layer and thus preventing the degradation of this layer by moisture.
  • the invention provides for incorporating the protective substance in a region located either on the inside of the insulating layer or on the outside of this insulating layer, so that it can be entrained by any trace of water which may be present or which would filter either from the inside or the outside of the cable.
  • the method of the invention applies in particular to cables of the type further comprising an internal semiconductor layer located between the conductive core and the insulating layer and an outer semiconductive layer surrounding the insulating layer.
  • said protective substance is then incorporated into the material of the internal semiconductor layer and / or of the external semiconductor layer.
  • This material is, in a manner known per se, usually consisting of a polymer, such as polyethylene, loaded with carbon black.
  • the protective substance is then mixed with the polymer and with carbon black during the manufacture of the material intended to form the semiconductor layer.
  • this substance is advantageously presented in the form of a particle size powder, preferably less than 1 micrometer, for example between 0.1 and 0.2 micrometer.
  • This powder is present in the mixture in a relatively low proportion, for example less than 5% by weight.
  • This new material is carried out by means of a suitable mixer, as is well known in the polymer manufacturing technique.
  • the protective substance is applied to an area of the cable located towards the inside and / or outside of the cable with respect to the insulating layer.
  • the protective substance is then applied to an area of the cable located inwardly relative to the layer internal semiconductor and outside this layer and / or on an area of the cable situated towards the outside with respect to the external semiconductor layer and outside this layer.
  • the protective substance is applied to the conductive core, since this is the region of the cable where the electric field is the most intense, and this before manufacture of the cable.
  • This embodiment is therefore particularly suitable for preventing the degradation of the insulating layer by penetration of water through the interior of the cable, that is to say by the conductive core.
  • the application of the protective substance can be done over the entire length of the conductive core or else only at the ends of the conductive core.
  • the protective substance is advantageously constituted by a powder having the particle size indicated above.
  • the application of the protective substance can be in the form of an aqueous solution or suspension, in particular by spraying or immersion, followed by drying.
  • this application can be done by immersion in a bath or else by spraying using one or more suitable nozzles.
  • the protective substance can be applied in the form of a powder, which then avoids the need for a drying operation.
  • the powdering operation can be carried out using any suitable device, such as powder sprayers.
  • the protective substance is applied by means of a textile tape impregnated with said substance, this tape thus forming another layer of the cable.
  • the impregnation of the tape can be carried out in the form of an aqueous solution or suspension or in the form of a powder.
  • This tape can be applied directly around the conductive core and / or directly around another part of the cable, for example around the external semiconductor layer.
  • the protective substance to be used in the context of the invention can be chosen from different types of substances capable of preventing degradation of the insulating layer by humidity.
  • the protective substance can be a "free radiophobic trap", that is to say a substance preventing the formation of such radicals or reacting on these radicals to make them inactive.
  • radicals are responsible for the chain reaction of degradation of the polymeric material of the insulating layer, for example polyethylene. In particular, they make possible an action of oxygen.
  • the free radical scavengers that can be used in the context of the invention must satisfy a certain number of constraints.
  • all free radical scavengers that are usually incorporated into polyethylene or other polymers used for the manufacture of insulating layers of electric cables are suitable. These substances must be stable at the temperatures to which the cable is subjected during its manufacture, and soluble at least partly in water at the maximum operating temperature of the cable, that is to say of the order of 80 ° C when this antioxidant is located inside the cable, that is to say on the internal side of the insulating layer.
  • free radical scavengers that can be used, may cite those belonging to the class of amines.
  • n-phenyl-n * -cyclohexyl-p-phenylene diamine is used, although its solubility in water is relatively low.
  • n n'-diphenyl-p-phenylene diamine (DPPD), available for example from the company Bayer, chemically modified to increase their solubility in water.
  • DPPD n'-diphenyl-p-phenylene diamine
  • the protective substance can also be constituted by a substance capable of intervening in redox phenomena and having at least one of the properties indicated above.
  • it may be a substance comprising trivalent ions such as, for example, Fe ⁇ "1" or l- + ions.
  • a protective substance FeCl3 or AICI3.
  • the invention relates, in another aspect, to the high voltage cables obtained by implementing the method.
  • the single figure is a schematic sectional representation of a high voltage cable to which the invention applies.
  • the cable shown in section in the drawing comprises a conductive core 1 formed of a set of wires constituting a strand of an electrically conductive material, preferably copper.
  • the conductive core 1 is surrounded by a first semiconductor layer 2, also called “internal layer", formed of a mixture of a polymer, such as polyethylene and carbon black, to form a first equipotential surface around of the conductive core.
  • the semiconductor layer 2 is surrounded by an insulating layer 3 of a polymer material, for example polyethylene.
  • This layer 3 forming an insulating sheath is itself surrounded by a second semiconductor layer 4 or "outer layer". Formed from the same material as the inner layer 2.
  • This layer 4 forms a second equipotential surface around the conductive core .
  • the semiconductor layer 4 is surrounded by a metal screen 5, for example made of aluminum, the latter itself being surrounded by an insulating protective sheath 6.
  • the metal cable constitutes a cable in itself known, capable of transporting current under particularly high electrical voltages, which can reach for example 400-kilovolts.
  • the conductive core 1 can have a total diameter of 30 mm, the semiconductor layers 2 and 4 a thickness of 2 mm, and the insulating layer 3 a thickness of 30 mm.
  • the protective substance is incorporated into the semiconductor layer 2 and / or the semiconductor layer 4, this incorporation preferably takes place in the two layers, the material constituting them being the same .
  • the protective substance is incorporated into the mixture of the polymer material, for example polyethylene, and carbon black.
  • the protective substance is incorporated into the mixture in the form of a powder with a particle size of less than 1 micrometer, for example between 0.1 and 0.2 micrometer, this powder being present in a proportion of less than 5% by weight relative to the total mixture.
  • the protective substance incorporated into the material of the semiconductor layers 2 and 4 is n-phenyl n'-cyclohexyl-p-phenylene diamine. This substance is available for example from the company BAYER and is in the form of grains or flakes which should be ground to obtain the desired particle size.
  • protective substances may be incorporated into the material of the semiconductor layers 2 and 4, whether they be free radical scavengers, for example amines or phenols, or else intervening substances.
  • free radical scavengers for example amines or phenols, or else intervening substances.
  • nant in redox phenomena such as trivalent ions or bivalent ions.
  • the other elements of the cable also remain unchanged.
  • the insulating layer 3 which remains made from polyethylene or another suitable polymer material, unmodified.
  • the protective substance is applied to the conductive core 1 before manufacturing the cable.
  • this solution or suspension can be done over the entire length of the conductive core or else only at the ends thereof, in the case where it is sufficient to guard against the effects of possible penetration of water when connecting sections of electric cables.
  • the protective substance is applied in the form of an aqueous solution or suspension, it is necessary to carry out a drying operation after the operation of applying the solution or suspen ⁇ sion.
  • the protective substance can be applied directly in the form of a powder, and this by means of a powdering device known per se. In this case, it is not necessary to carry out a drying operation after the operation of applying the protective substance.
  • the protective substance can be applied to the conductive core of the cable and / or to other parts of the cable situated on the outside of the cable with respect to the external semiconductor layer.
  • the protective substance permeates a textile tape which forms another layer of the cable.
  • This tape can be applied directly around the conductive core and / or around another part of the cable, for example around the external semiconductor layer.
  • the protective substance may be present in the form of an aqueous solution or suspension or else in the form of a powder.
  • the method of the invention applies only to protection against trees which arise from the internal or external surface of the insulating layer. It does not apply to trees which arise within the insulating layer and which are called "bow-tie trees" and which are mainly due to water which pre-exists in the mass of the polymer. The latter do not constitute a serious danger for the isolation, since they have a limited volume, the quantity of available water being limited, and that they do not generally lead to breakdown.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Abstract

Method for increasing the resistance to humidity of a high voltage electric cable of the type comprising a conducting core (1) surrounded by an insulating layer of polymer material (3), for example polyethylene, wherein a protection substance capable of preventing the degradation of the insulating layer because of moisture is incorporated at a cable region (2, 4), situated outside the isolating layer, said substance being at least partially water-soluble so as to be entrained to the insulating layer by any water trace present in the cable at the opposite end of the insulating layer with respect to said region, said protection substance being, after activation by water, appropriate to be involved in electrochemical reactions at the water/polymer material interface or appropriate to trap the free radicals resulting from electrochemical reactions, thereby preventing the formation and propagation of branched chains of water in the polymer material of the insulating layer and thus preventing the degradation of the insulating layer due to moisture.

Description

Procédé pour augmenter la résistance à l'humidité d'un câble électrique à haute tension, matériau pour la mise en oeuyre du procédé, câble ainsi obtenuMethod for increasing the resistance to humidity of a high voltage electric cable, material for carrying out the process, cable thus obtained
L'invention concerne un procédé pour augmenter la résis¬ tance à l'humidité d'un câble à haute tension pour le transport d'énergie électrique.The invention relates to a method for increasing the moisture resistance of a high voltage cable for the transport of electrical energy.
Elle concerne également un nouveau matériau pour la mise en oeuvre du procédé, et le câble électrique de résistance améliorée à l'humidité, ainsi obtenu.It also relates to a new material for the implementation of the method, and the electrical cable of improved resistance to humidity, thus obtained.
Les câbles électriques à haute tension sont maintenant isolés fréquemment par des matériaux polymères, en parti¬ culier du polyéthylène et spécialement du polyéthylène réticulé. Ces matériaux polymères peuvent être non seule¬ ment des polymères au sens strict, mais encore des copoly- ères, des alliages de polymères, etc. Les conditions de fonctionnement auxquelles ces câbles sont soumis devien¬ nent de plus en plus sévères en raison de l'augmentation des courants transportés et donc de la température de fonctionnement, et aussi de l'augmentation des tensions de service, ces dernières pouvant atteindre ou dépasser 400 kilovolts, ce qui se traduit par une augmentation du champ électrique auquel est soumis l'isolant.High voltage electric cables are now frequently insulated with polymeric materials, especially polyethylene and especially crosslinked polyethylene. These polymer materials can be not only polymers in the strict sense, but also copolymers, alloys of polymers, etc. The operating conditions to which these cables are subjected become more and more severe due to the increase in the transported currents and therefore the operating temperature, and also by the increase in the operating voltages, the latter possibly reaching or exceed 400 kilovolts, which results in an increase in the electric field to which the insulator is subjected.
Un câble électrique isolé de ce type comprend habituelle¬ ment une âme conductrice formée d'un ensemble de fils constituant un toron, par exemple en cuivre, et entourée par une première couche dite "semi-conductrice" ou "couche interne". Cette dernière est entourée par une couche isolante, par exemple en polyéthylène, qui est elle-même entourée par une deuxième couche "semi-conductrice" ou "couche externe". Cette dernière est entourée, à son tour, par au moins une couche. Habituellement, la couche semi-conductrice externe est entourée par une couche formant écran conducteur, celle-ci étant entourée à son tour par une couche ou gaine de protection mécanique. La première et la deuxième couche semi-conductrice sont constituées classiquement d'une matrice d'un polymère, tel que du polyéthylène, qui est chargé de noir de carbone afin de former chacune une surface équipotentielle autour du câble.An insulated electrical cable of this type usually comprises a conductive core formed by a set of wires constituting a strand, for example made of copper, and surrounded by a first layer called "semi-conductor" or "internal layer". The latter is surrounded by an insulating layer, for example of polyethylene, which is itself surrounded by a second "semiconductor" or "outer layer". The latter is in turn surrounded by at least one layer. Usually the layer external semiconductor is surrounded by a layer forming a conductive screen, this being in turn surrounded by a layer or sheath of mechanical protection. The first and second semiconductor layers conventionally consist of a matrix of a polymer, such as polyethylene, which is loaded with carbon black so as to each form an equipotential surface around the cable.
L'un des problèmes posés par ce type de câble est celui de la dégradation lente de l'isolant en raison de la présence de traces d'eau qui sont parvenues à pénétrer au sein même de la couche isolante du câble.One of the problems posed by this type of cable is that of the slow degradation of the insulation due to the presence of traces of water which have managed to penetrate within the insulating layer of the cable.
Ces traces d'eau peuvent avoir plusieurs origines. Elles peuvent se trouver dans le matériau isolant, par exemple le polyéthylène, au moment de la fabrication du câble ou bien elles peuvent pénétrer par diffusion jusqu'au matériau isolant, soit à partir de l'extérieur du câble, soit à partir de l'intérieur de celui-ci. Dans ce dernier cas, cette pénétration d'eau jusqu'à l'isolant peut être due à de 1'eau restant dans le toron du câble ou encore à de l'eau entrée lors du raccordement de deux sections de câble.These traces of water can have several origins. They can be found in the insulating material, for example polyethylene, at the time of manufacture of the cable or they can penetrate by diffusion to the insulating material, either from the outside of the cable, or from the inside of it. In the latter case, this penetration of water to the insulation may be due to the water remaining in the cable strand or to water entered during the connection of two cable sections.
Sous l'effet du champ électrique régnant dans l'isolant et selon des mécanismes qui ne sont pas encore complètement élucidés à l'heure actuelle, le matériau isolant se dégrade à certains endroits où l'eau est présente. Cette dégrada- tion se manifeste par l'apparition de cavités de petite dimension, typiquement de l'ordre du micromètre, qui sont emplies d'eau et qui envahissent peu à peu l'isolant.Under the effect of the electric field prevailing in the insulation and according to mechanisms which are not yet fully understood at present, the insulating material degrades in certain places where water is present. This deterioration is manifested by the appearance of small cavities, typically of the order of a micrometer, which are filled with water and which gradually invade the insulation.
Ce phénomène est appelé "arborescences d'eau" ou "arbores- cences électrochimiques", en raison de l'aspect caractéris- tique que présentent ces cavités.This phenomenon is called "water trees" or "electrochemical trees", because of the characteristic aspect. that these cavities present.
Sans vouloir être lié à une théorie particulière, il semble que l'on peut considérer ces arborescences comme un phénomène d'endommagement mécanique du polymère apparen¬ té à celui de la formation des craquelures dans les polymè¬ res soumis à des contraintes mécaniques en régime de fatigue.Without wishing to be linked to a particular theory, it seems that these trees can be considered as a phenomenon of mechanical damage to the polymer, similar to that of the formation of cracks in polymers subjected to mechanical stresses in regime of fatigue.
Dans certains cas, ces arborescences peuvent conduire au claquage de l'isolation après un temps ou une durée de service indéterminé.In some cases, these trees can lead to breakdown of the insulation after an indefinite time or duration of service.
Ce phénomène constitue un problème d'autant plus sérieux que la vitesse de propagation des arborescences croît avec la tension appliquée.This phenomenon constitutes a problem all the more serious as the speed of propagation of the trees increases with the applied voltage.
Pour essayer de remédier à' cet inconvénient, différentes solutions ont été proposées jusqu'à présent, que l'on peut répartir en trois catégories principales :To try to remedy this drawback, various solutions have been proposed so far, which can be divided into three main categories:
Une première catégorie de solutions consiste à empêcher l'eau d'arriver par l'extérieur du câble au moyen, par exemple, d'un écran métallique tel qu'une gaine en plomb ou une feuille d'aluminium. Dans certains cas où l'écran métallique n'assure pas une étanchéité absolue, on applique en outre une couche hygroscopique, de préférence entre la couche semi-conductrice externe et l'écran métallique.A first category of solutions consists in preventing water from reaching the outside of the cable by means, for example, of a metal screen such as a lead sheath or aluminum foil. In some cases where the metal screen does not provide an absolute seal, a hygroscopic layer is also applied, preferably between the external semiconductor layer and the metal screen.
Ces solutions sont coûteuses, notamment lorsqu'on utilise une gaine en plomb, et ne mettent pas à l'abri d'une pénétration d'eau par l'intérieur du câble, c'est-à-dire par l'âme conductrice.These solutions are expensive, especially when using a lead sheath, and do not protect against penetration of water by the interior of the cable, that is to say by the conductive core.
Une deuxième catégorie de solutions consiste à empêcher l'eau de pénétrer et de circuler à l'intérieur même de l'âme conductrice du câble, en utilisant un matériau de remplissage pour combler les espaces entre les fils constituant le toron du câble. Ces solutions sont diffici- les et coûteuses à mettre en oeuvre et ne mettent pas à l'abri d'une pénétration d'eau par l'extérieur du câble.A second category of solutions consists in preventing water to penetrate and circulate inside the conductive core of the cable, using a filling material to fill the spaces between the wires constituting the strand of the cable. These solutions are difficult and costly to implement and do not protect against penetration of water from the outside of the cable.
Enfin, dans une troisième famille de solutions, on cherche à améliorer la résistance de la couche isolante à la dégradation par l'eau, sans s'opposer à la pénétration de l'eau par l'intérieur et/ou l'extérieur du câble.Finally, in a third family of solutions, it is sought to improve the resistance of the insulating layer to degradation by water, without opposing the penetration of water from inside and / or outside of the cable. .
C'est ainsi que l'on a proposé de modifier le polymère de la couche isolante par greffage ou réticulation, obte- nant ainsi un polymère modifié de structure différente de celle du polymère de départ.It has thus been proposed to modify the polymer of the insulating layer by grafting or crosslinking, thus obtaining a modified polymer with a structure different from that of the starting polymer.
On a également proposé d'incorporer au polymère de la couche isolante différents types d'additifs qui viennent se mélanger au polymère, sans modifier sa structure. Parmi ces additifs, on peut citer notamment des anti-oxydants, comme enseigné par les documents FR-A-2 378 338 et DE-A- 3 537 438.It has also been proposed to incorporate into the polymer of the insulating layer different types of additives which come to mix with the polymer, without modifying its structure. Among these additives, there may be mentioned in particular antioxidants, as taught by documents FR-A-2,378,338 and DE-A-3,537,438.
Ces dernières solutions ont pour inconvénient de nécessiter de mettre au point et fabriquer des matériaux spécifiques qui sont beaucoup plus coûteux que les matériaux de départ correspondants, c'est-à-dire non modifiés ou sans additifs.The latter solutions have the drawback of requiring the development and manufacture of specific materials which are much more expensive than the corresponding starting materials, that is to say unmodified or without additives.
En outre, le fait de modifier le polymère de la couche isolante peut se faire au détriment d'autres propriétés du polymère. Ainsi, dans certains cas, la modification du polymère entraine une augmentation de l'angle de perte de l'isolant et, par conséquent, une augmentation de la dissipation d'énergie de cet isolant. L'incorporation d'additifs dans le polymère de la couche isolante peut conduire à la formation de cristaux qui sont alors une source de claquages électriques. Ces cris¬ taux peuvent être dus à une cristallisation ou une recris- tallisation de l'additif ou de produits de réaction de cet additif.In addition, modifying the polymer of the insulating layer can be done to the detriment of other properties of the polymer. Thus, in certain cases, the modification of the polymer results in an increase in the angle of loss of the insulator and, consequently, an increase in the dissipation of energy of this insulator. The incorporation of additives in the polymer of the insulating layer can lead to the formation of crystals which are then a source of electrical breakdowns. These crystals may be due to crystallization or recrystallization of the additive or of reaction products of this additive.
Par ailleurs on a proposé d'empêcher l'eau d'atteindre la couche isolante d'un câble par l'utilisation de subs- tances particulières, comme enseigné par les documents FR-A-2 389 204, GB-A-2 032 678 et DE-A-3 507 449.Furthermore, it has been proposed to prevent water from reaching the insulating layer of a cable by the use of special substances, as taught by documents FR-A-2,389,204, GB-A-2,032 678 and DE-A-3 507 449.
Il faut noter aussi l'utilisation de polyéthylèneglycol pour éliminer les arborescences d'eau dans un câble élec- trique, comme enseigné par le document EP-A-0 507 604. Cette substance dont le rôle est apparemment d'augmenter la conductivité électrique au sein du câble est d'une efficacité limitée car elle a tendance à diffuser au sein du câble en s'éloignantde la couche isolante, si bien qu'elle ne peut plus jouer la fonction qui lui est impartie.Note also the use of polyethylene glycol to eliminate the trees of water in an electric cable, as taught by the document EP-A-0 507 604. This substance whose role is apparently to increase the electrical conductivity at within the cable is of limited effectiveness because it tends to diffuse within the cable away from the insulating layer, so that it can no longer play the function which is assigned to it.
C'est l'un des buts de l'invention de remédier aux inconvé¬ nients des solutions connues.It is one of the aims of the invention to remedy the drawbacks of known solutions.
C'est, en particulier, un but de l'invention de fournir un procédé pour augmenter, au moyen d'une substance de protection, la résistance à l'humidité d'un câble électri¬ que à haute tension comprenant une couche isolante en matériau polymère, par exemple en polyéthylène, qui ne nécessite pas de modifications de la couche isolante.It is, in particular, an object of the invention to provide a method for increasing, by means of a protective substance, the resistance to humidity of a high voltage electric cable comprising an insulating layer in polymer material, for example polyethylene, which does not require modifications to the insulating layer.
Le procédé de l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'on incorpore ladite substance de protection à une zone du câble située en dehors de la couche isolante,The process of the invention is essentially characterized in that the said protective substance is incorporated into an area of the cable situated outside the insulating layer,
en ce que ladite substance de protection est activable par l'eau et est au moins en partie hydrosoluble pour pouvoir être entraînée jusqu'à la couche isolante par toute trace d'eau présente dans le câble à l'opposé de la couche isolante par rapport à ladite zone.in that said protective substance is activatable by water and is at least partly water-soluble so that it can be entrained up to the insulating layer by any trace of water present in the cable opposite the insulating layer with respect to said zone.
et en ce que ladite substance de protection est, après activation par l'eau, propre à intervenir dans des réac¬ tions électrochimiques à 1'interface eau/matériau poly¬ mère ou propre à piéger des radicaux libres issus de ces réactions électrochimiques,and in that said protective substance is, after activation by water, suitable for intervening in electrochemical reactions at the water / polymer material interface or suitable for trapping free radicals resulting from these electrochemical reactions,
ce qui permet d'empêcher la création et la propagation d'arborescences d'eau dans le matériau polymère de la couche isolante et d'empêcher ainsi la dégradation de la couche isolante par l'humidité.which makes it possible to prevent the creation and propagation of water trees in the polymer material of the insulating layer and thus to prevent degradation of the insulating layer by moisture.
Par conséquent, s'il n'y a pas pénétration d'eau dans le câble et si aucune trace d'eau n'est présente dans la zone précitée du câble où est incorporée la substance de protection, ladite substance n'est pas activée et ne remplit aucune fonction.Consequently, if there is no penetration of water into the cable and if no trace of water is present in the aforementioned zone of the cable where the protective substance is incorporated, said substance is not activated. and does not perform any function.
Par contre, s'il y a pénétration d'eau dans la câble et si des traces d'eau sont alors présentes dans la zone précitée du câble, alors la substance de protection est activée, c'est-à-dire rendue utile.On the other hand, if there is water penetration in the cable and if traces of water are then present in the aforementioned zone of the cable, then the protective substance is activated, that is to say made useful.
Comme cette substance de protection est au moins en partie hydrosoluble, elle est alors entraînée par les traces d'eau présentes dans le câble, et transportée par l'eau jusqu'à la couche isolante, c'est-à-dire précisément à l'endroit où elle doit agir.As this protective substance is at least partly water-soluble, it is then carried along by the traces of water present in the cable, and transported by water to the insulating layer, that is to say precisely at the where it should act.
Sans vouloir être lié par une théorie, il semble que l'action de la substance de protection se situe à l'inter- face eau/matériau polymère de la couche isolante, c'est- à-dire à la surface interne et/ou la surface externe de la couche isolante. La substance de protection, ainsi activée par l'eau, est propre à intervenir dans des réac- tions électrochimiques à l'interface eau/matériau poly¬ mère ou propre à piéger des radicaux libres issus de ces réactions chimiques.Without wishing to be bound by a theory, it seems that the action of the protective substance is located between water / polymer face of the insulating layer, that is to say on the internal surface and / or the external surface of the insulating layer. The protective substance, thus activated by water, is capable of intervening in electrochemical reactions at the water / polymer material interface or capable of trapping free radicals resulting from these chemical reactions.
Autrement dit, le mode d'action de la substance de pro- tection se situe à l'interface eau/matériau polymère, soit pour intervenir directement dans des réactions élec¬ trochimiques, soit pour intervenir sur les conséquences de ces réactions, c'est-à-dire pour piéger les radicaux libres issus de telles réactions.In other words, the mode of action of the protective substance is located at the water / polymer material interface, either to intervene directly in electro-chemical reactions, or to intervene on the consequences of these reactions, it is that is to say, to trap the free radicals resulting from such reactions.
Grâce à cette substance de protection, qui n'est activée que si des traces d'eau sont présentes dans le câble, on peut empêcher la création et la propagation d'arbo¬ rescences d'eau dans le matériau polymère de la couche isolante et empêcher ainsi la dégradation de cette couche par l'humidité.Thanks to this protective substance, which is only activated if traces of water are present in the cable, it is possible to prevent the creation and propagation of water arbo¬ resences in the polymer material of the insulating layer and thus preventing the degradation of this layer by moisture.
L'invention prévoit d'incorporer la substance de pro¬ tection dans une région située, soit du côté intérieur de la couche isolante, soit du côté extérieur de cette couche isolante, de manière à pouvoir être entraînée par toute trace d'eau qui serait présente ou qui s'in¬ filtrerait soit par l'intérieur, soit par l'extérieur du câble.The invention provides for incorporating the protective substance in a region located either on the inside of the insulating layer or on the outside of this insulating layer, so that it can be entrained by any trace of water which may be present or which would filter either from the inside or the outside of the cable.
Le procédé de l'invention s'applique en particulier à des câbles du type comprenant en outre une couche interne semi-conductrice située entre l'âme conductrice et la couche isolante et une couche externe semi-conductrice entourant la couche isolante.The method of the invention applies in particular to cables of the type further comprising an internal semiconductor layer located between the conductive core and the insulating layer and an outer semiconductive layer surrounding the insulating layer.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, on incorpore alors ladite substance de protection au matériau de la couche semi-conductrice interne et/ou de la couche semi-conductrice externe.In a preferred embodiment of the invention, said protective substance is then incorporated into the material of the internal semiconductor layer and / or of the external semiconductor layer.
Ce matériau est, de façon en soi connue, constitué habi¬ tuellement par un polymère, tel que du polyéthylène, chargé de noir de carbone.This material is, in a manner known per se, usually consisting of a polymer, such as polyethylene, loaded with carbon black.
Selon l'invention, la substance de protection est alors mélangée au polymère et au noir de carbone lors de la fabrication du matériau destinée à former la couche semi- conductrice.According to the invention, the protective substance is then mixed with the polymer and with carbon black during the manufacture of the material intended to form the semiconductor layer.
On obtient ainsi un matériau nouveau qui constitue égale- ment un autre aspect de l'invention.A new material is thus obtained, which also constitutes another aspect of the invention.
Pour assurer le mélange de la substance de protection au polymère et au noir de carbone, cette substance est avantageusement présentée sous la forme d'une poudre de granulometrie, de préférence inférieure à 1 micromètre, par exemple comprise entre 0,1 et 0,2 micromètre.To ensure the mixing of the protective substance with the polymer and with carbon black, this substance is advantageously presented in the form of a particle size powder, preferably less than 1 micrometer, for example between 0.1 and 0.2 micrometer.
Cette poudre est présente dans le mélange dans une propor¬ tion relativement faible, par exemple inférieure à 5% en poids.This powder is present in the mixture in a relatively low proportion, for example less than 5% by weight.
La fabrication de ce matériau nouveau s'effectue au moyen d'un mélangeur approprié, ainsi qu'il est bien connu dans la technique de fabrication des polymères.The manufacture of this new material is carried out by means of a suitable mixer, as is well known in the polymer manufacturing technique.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, on applique la substance de protection sur une zone du câble située vers l'intérieur et/ou l'extérieur du câble par rapport à la couche isolante.In another embodiment of the invention, the protective substance is applied to an area of the cable located towards the inside and / or outside of the cable with respect to the insulating layer.
Dans le cas où le câble comprend en outre une couche interne semi-conductrice située entre l'âme conductrice et la couche isolante et une couche externe semi-conductri¬ ce entourant la couche isolante, on applique alors la substance de protection sur une zone du câble située vers l'intérieur par rapport à la couche semi-conductrice interne et en dehors de cette couche et/ou sur une zone du câble située vers 1'extérieur par rapport à la couche semi-conductrice externe et en dehors de cette couche.In the case where the cable further comprises a layer internal semiconductor located between the conductive core and the insulating layer and an external semiconductive layer surrounding this insulating layer, the protective substance is then applied to an area of the cable located inwardly relative to the layer internal semiconductor and outside this layer and / or on an area of the cable situated towards the outside with respect to the external semiconductor layer and outside this layer.
De préférence, on applique la substance de protection sur l'âme conductrice, car il s'agit de la région du câble où le champ électrique est le plus intense, et cela avant fabrication du câble. Cette forme de réalisation est donc tout particulièrement apte à empêcher la dégrada- tion de la couche isolante par pénétration de l'eau par l'intérieur du câble, c'est-à-dire par l'âme conductrice.Preferably, the protective substance is applied to the conductive core, since this is the region of the cable where the electric field is the most intense, and this before manufacture of the cable. This embodiment is therefore particularly suitable for preventing the degradation of the insulating layer by penetration of water through the interior of the cable, that is to say by the conductive core.
Dans ce cas, l'application de la substance de protection peut se faire sur toute la longueur de l'âme conductrice ou bien seulement aux extrémités de l'âme conductrice.In this case, the application of the protective substance can be done over the entire length of the conductive core or else only at the ends of the conductive core.
Dans cette forme de réalisation de l'invention, la substan¬ ce de protection est avantageusement constituée par une poudre ayant la granulometrie indiquée précédemment.In this embodiment of the invention, the protective substance is advantageously constituted by a powder having the particle size indicated above.
L'application de la substance de protection peut se faire sous forme d'une solution ou suspension aqueuse, notamment par pulvérisation ou immersion, suivie d'un séchage.The application of the protective substance can be in the form of an aqueous solution or suspension, in particular by spraying or immersion, followed by drying.
Ainsi, dans le cas où on applique la substance de protec¬ tion sur toute la longueur de l'âme conductrice du câble, cette application peut se faire par immersion dans un bain ou bien par pulvérisation au moyen d'une ou plusieurs buses appropriées.Thus, in the case where the protective substance is applied over the entire length of the conductive core of the cable, this application can be done by immersion in a bath or else by spraying using one or more suitable nozzles.
En variante, on peut appliquer la substance de protection sous forme d'une poudre, ce qui évite alors de recourir à une opération de séchage. L'opération de poudrage peut se faire au moyen de tout dispositif approprié, tel que des pulvérisateurs à poudre.Alternatively, the protective substance can be applied in the form of a powder, which then avoids the need for a drying operation. The powdering operation can be carried out using any suitable device, such as powder sprayers.
Dans une autre variante, on applique la substance de protection par l'intermédiaire d'un ruban textile imprégné de ladite substance, ce ruban formant ainsi une autre couche du câble. L'imprégnation du ruban peut être effec- tuée sous forme d'une solution ou suspension aqueuse ou sous forme d'une poudre. Ce ruban peut être appliqué directement autour de l'âme conductrice et/ou directement autour d'une autre partie du câble, par exemple autour de la couche semi-conductrice externe.In another variant, the protective substance is applied by means of a textile tape impregnated with said substance, this tape thus forming another layer of the cable. The impregnation of the tape can be carried out in the form of an aqueous solution or suspension or in the form of a powder. This tape can be applied directly around the conductive core and / or directly around another part of the cable, for example around the external semiconductor layer.
La substance de protection à utiliser dans le cadre de l'invention peut être choisie parmi différents types de substances susceptibles d'empêcher la dégradation de la couche isolante par l'humidité.The protective substance to be used in the context of the invention can be chosen from different types of substances capable of preventing degradation of the insulating layer by humidity.
Il s'agit essentiellement de substances chimiques propres à intervenir dans des réactions électrochimiques ou propres à piéger des radicaux libres issus de ces réactions élec¬ trochimiques, de manière à empêcher la création et la propagation des arborescences d'eau dans le matériau polymère de la couche isolante.These are essentially chemical substances capable of intervening in electrochemical reactions or capable of trapping free radicals resulting from these electrochemical reactions, so as to prevent the creation and propagation of water trees in the polymer material of the insulating layer.
Ces substances chimiques doivent présenter l'une au moins des propriétés suivantes :These chemicals must have at least one of the following properties:
- propriété de retarder l'apparition des arborescences,- property of delaying the appearance of trees,
propriété de réduire la vitesse de propagation des arborescences,property of reducing the speed of propagation of trees,
- propriété de conférer une structure interne moins dense aux arborescences.- property of giving a less dense internal structure trees.
Dans tous les cas, ces substances chimiques ont pour propriété de retarder le claquage du matériau isolant dû à ces arborescences.In all cases, these chemical substances have the property of delaying the breakdown of the insulating material due to these trees.
La substance de protection peut être un "piégeur de radi¬ caux libres", c'est-à-dire une substance empêchant la formation de tels radicaux ou réagissant sur ces radicaux pour les rendre inactifs.The protective substance can be a "free radiophobic trap", that is to say a substance preventing the formation of such radicals or reacting on these radicals to make them inactive.
Ces "radicaux libres" peuvent provenir par exemple de la décomposition des résidus d'hydroperoxydes présents dans le matériau polymère ou apparus éventuellement dans ce matériau à la suite de réactions électrochimiques.These "free radicals" can come, for example, from the decomposition of the residues of hydroperoxides present in the polymeric material or possibly appeared in this material following electrochemical reactions.
Ces radicaux sont responsables des réactions en chaîne de dégradation du matériau polymère de la couche isolante, par exemple du polyéthylène. En particulier, ils rendent possible une action de l'oxygène.These radicals are responsible for the chain reaction of degradation of the polymeric material of the insulating layer, for example polyethylene. In particular, they make possible an action of oxygen.
Les piégeurs de radicaux libres utilisables dans le cadre de l'invention doivent satisfaire à un certain nombre de contraintes. Conviennent a priori tous les piégeurs de radicaux libres que l'on incorpore habituellement au polyéthylène ou aux autres polymères utilisés pour la fabrication de couches isolantes de câbles électriques. Ces substances doivent être stables aux températures auxquelles est soumis le câble lors de sa fabrication, et solubles au moins en partie dans l'eau à la tempé¬ rature maximale de fonctionnement du câble, c'est-à-dire de l'ordre de 80°C lorsque cet anti-oxydant est situé à l'intérieur du câble, c'est-à-dire du côté interne de la couche isolante.The free radical scavengers that can be used in the context of the invention must satisfy a certain number of constraints. A priori, all free radical scavengers that are usually incorporated into polyethylene or other polymers used for the manufacture of insulating layers of electric cables are suitable. These substances must be stable at the temperatures to which the cable is subjected during its manufacture, and soluble at least partly in water at the maximum operating temperature of the cable, that is to say of the order of 80 ° C when this antioxidant is located inside the cable, that is to say on the internal side of the insulating layer.
Parmi les piégeurs de radicaux libres utilisables, on peut citer ceux appartenant à la classe des aminés.Among the free radical scavengers that can be used, may cite those belonging to the class of amines.
De préférence, on utilise la n-phényl-n*-cyclohexyl-p-phé- nylène diamine (PCPD), bien que sa solubilité dans l'eau soit relativement faible.Preferably, n-phenyl-n * -cyclohexyl-p-phenylene diamine (PCPD) is used, although its solubility in water is relatively low.
On peut également utiliser d'autres aminés, par exemple la n,n'-diphényl-p-phénylène diamine (DPPD), disponible par exemple auprès de la Société BAYER, modifiées chimique- ment pour accroître leur solubilité dans l'eau.It is also possible to use other amines, for example n, n'-diphenyl-p-phenylene diamine (DPPD), available for example from the company Bayer, chemically modified to increase their solubility in water.
On peut également utiliser des piégeurs de radicaux libres appartenant à la classe des phénols.One can also use free radical scavengers belonging to the class of phenols.
La substance de protection peut être également constituée par une substance propre à intervenir dans des phénomènes d'oxydo-réduction et possédant l'une au moins des proprié¬ tés indiquées précédemment.The protective substance can also be constituted by a substance capable of intervening in redox phenomena and having at least one of the properties indicated above.
En particulier, il peut s'agir d'une substance comprenant des ions trivalents tels que, par exemple, des ions Fe^"1" ou l-+. A titre d'exemple, on peut utiliser, comme subs¬ tance de protection, FeCl3 ou AICI3.In particular, it may be a substance comprising trivalent ions such as, for example, Fe ^ "1" or l- + ions. By way of example, it is possible to use, as a protective substance, FeCl3 or AICI3.
On peut aussi utiliser des substances comprenant des ions bivalents, par exemple des ions Cu +.It is also possible to use substances comprising bivalent ions, for example Cu + ions.
Bien entendu, ces substances intervenant dans des phénomè¬ nes d'oxydo-réduction doivent présenter les mêmes proprié- tés de stabilité à la température et de solubilité que celles indiquées précédemment pour les piégeurs de radicaux libres.Of course, these substances involved in oxidation-reduction phenomena must have the same properties of temperature stability and solubility as those indicated above for the free radical scavengers.
L'invention concerne, sous un autre aspect, les câbles à haute tension obtenus par la mise en oeuvre du procédé.The invention relates, in another aspect, to the high voltage cables obtained by implementing the method.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel :In the following description, made only as example, reference is made to the appended drawing, in which:
la figure unique est une représentation schématique en coupe d'un câble à haute tension auquel s'applique l'invention.the single figure is a schematic sectional representation of a high voltage cable to which the invention applies.
Le câble représenté en coupe sur le dessin comprend une âme conductrice 1 formée d'un ensemble de fils constituant un toron en un matériau conducteur de l'électricité, de préférence en cuivre. L'âme conductrice 1 est entourée par une première couche semi-conductrice 2, encore appelée "couche interne", formée d'un mélange d'un polymère, tel que du polyéthylène et de noir de carbone, pour former une première surface équipotentielle autour de l'âme conductrice. La couche semi-conductrice 2 est entourée par une couche isolante 3 en un matériau polymère, par exemple en polyéthylène. Cette couche 3 formant gaine isolante est elle-même entourée par une deuxième couche semi-conductrice 4 ou "couche externe" .formée dans le même matériau que la couche interne 2. Cette couche 4 forme une deuxième surface équipotentielle autour de l'âme conductrice.The cable shown in section in the drawing comprises a conductive core 1 formed of a set of wires constituting a strand of an electrically conductive material, preferably copper. The conductive core 1 is surrounded by a first semiconductor layer 2, also called "internal layer", formed of a mixture of a polymer, such as polyethylene and carbon black, to form a first equipotential surface around of the conductive core. The semiconductor layer 2 is surrounded by an insulating layer 3 of a polymer material, for example polyethylene. This layer 3 forming an insulating sheath is itself surrounded by a second semiconductor layer 4 or "outer layer". Formed from the same material as the inner layer 2. This layer 4 forms a second equipotential surface around the conductive core .
La couche semi-conductrice 4 est entourée par un écran métallique 5, par exemple en aluminium, ce dernier étant lui-même entouré par une gaine isolante de protection 6.The semiconductor layer 4 is surrounded by a metal screen 5, for example made of aluminum, the latter itself being surrounded by an insulating protective sheath 6.
Le câble métallique, dont la structure vient d'être décrite ci-dessus, constitue un câble en lui-même connu, capable de transporter du courant sous des tensions électriques particulièrement élevées, pouvant atteindre par exemple 400-kilovolts.The metal cable, the structure of which has just been described above, constitutes a cable in itself known, capable of transporting current under particularly high electrical voltages, which can reach for example 400-kilovolts.
A titre d'exemple, l'âme conductrice 1 peut avoir un diamètre total de 30 mm, les couches semi-conductrices 2 et 4 une épaisseur de 2 mm, et la couche isolante 3 une épaisseur de 30 mm.For example, the conductive core 1 can have a total diameter of 30 mm, the semiconductor layers 2 and 4 a thickness of 2 mm, and the insulating layer 3 a thickness of 30 mm.
Dans le cas où 1'on incorpore la substance de protection dans la couche semi-conductrice 2 et/ou la couche semi- conductrice 4, cette incorporation a lieu de préférence dans les deux couches, le matériau constitutif de celles-ci étant le même.In the case where the protective substance is incorporated into the semiconductor layer 2 and / or the semiconductor layer 4, this incorporation preferably takes place in the two layers, the material constituting them being the same .
Pour cela, lors de la fabrication du matériau, on incorpore la substance de protection dans le mélange du matériau polymère, par exemple du polyéthylène, et du noir de carbone.For this, during the manufacture of the material, the protective substance is incorporated into the mixture of the polymer material, for example polyethylene, and carbon black.
De préférence, la substance de protection est incorporée au mélange sous la forme d'une poudre de granulometrie inférieure à 1 micromètre, par exemple comprise entre 0,1 et 0,2 micromètre, cette poudre étant présente dans une proportion inférieure à 5% en poids par rapport au mélange total.Preferably, the protective substance is incorporated into the mixture in the form of a powder with a particle size of less than 1 micrometer, for example between 0.1 and 0.2 micrometer, this powder being present in a proportion of less than 5% by weight relative to the total mixture.
La préparation de ce matériau s'effectue suivant les mêmes procédés que ceux appliqués dans la technique de fabrication des polymères.The preparation of this material is carried out according to the same processes as those applied in the polymer manufacturing technique.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la substance de protection incorporée au matériau des couches semi-conductrices 2 et 4 est la n-phényl n'-cyclohexyl-p- phénylène diamine. Cette substance est disponible par exemple auprès de la société BAYER et se présente sous forme de grains ou de paillettes qu'il convient de broyer pour obtenir la granulometrie désirée.In a preferred embodiment of the invention, the protective substance incorporated into the material of the semiconductor layers 2 and 4 is n-phenyl n'-cyclohexyl-p-phenylene diamine. This substance is available for example from the company BAYER and is in the form of grains or flakes which should be ground to obtain the desired particle size.
Bien entendu, on peut incorporer au matériau des couches semi-conductrices 2 et 4 d'autres substances de protection, qu'il s'agisse de piégeurs de radicaux libres, par exemple des aminés ou des phénols, ou bien de substances interve- nant dans des phénomènes d'oxydo-réduction, tels que des ions trivalents ou des ions bivalents.Of course, other protective substances may be incorporated into the material of the semiconductor layers 2 and 4, whether they be free radical scavengers, for example amines or phenols, or else intervening substances. nant in redox phenomena, such as trivalent ions or bivalent ions.
Dans le cas où l'on fabrique un câble électrique, dans lequel la couche semi-conductrice interne 2 et la couche semi-conductrice externe 4 incorporent une substance de protection conforme à l'invention, les autres éléments du câble restent par ailleurs inchangés. En particulier, il n'est pas nécessaire de modifier la couche isolante 3 qui reste fabriquée à partir de polyéthylène ou d'un autre matériau polymère approprié, non modifié.In the case where an electrical cable is manufactured, in which the internal semiconductor layer 2 and the external semiconductor layer 4 incorporate a protective substance according to the invention, the other elements of the cable also remain unchanged. In particular, it is not necessary to modify the insulating layer 3 which remains made from polyethylene or another suitable polymer material, unmodified.
Il n'est pas nécessaire de prendre des précautions rigou¬ reuses pour empêcher l'introduction d'eau à l'intérieur et/ou à l'extérieur du câble. En particulier, il n'est pas nécessaire de prévoir une gaine externe étanche à l'eau en matériau métallique telle qu'une gaine de plomb.It is not necessary to take rigorous precautions to prevent the introduction of water inside and / or outside the cable. In particular, it is not necessary to provide an external waterproof sheath of metallic material such as a lead sheath.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, on applique la substance de protection sur l'âme conductrice 1 avant fabrication du câble. Pour cela, on peut, par exem¬ ple, faire passer l'âme conductrice 1 dans une solution ou suspension aqueuse contenant ladite substance de protec¬ tion, ou bien pulvériser cette solution en suspension sur l'âme conductrice.In another embodiment of the invention, the protective substance is applied to the conductive core 1 before manufacturing the cable. For this, it is possible, for example, to pass the conductive core 1 through an aqueous solution or suspension containing said protective substance, or else spray this solution in suspension on the conductive core.
L'application de cette solution ou suspension peut se faire sur toute la longueur de l'âme conductrice ou bien seulement aux extrémités de celle-ci, dans le cas où il suffit de se prémunir contre les effets d'une éventuelle pénétration d'eau au raccordement de tronçons de câbles électriques.The application of this solution or suspension can be done over the entire length of the conductive core or else only at the ends thereof, in the case where it is sufficient to guard against the effects of possible penetration of water when connecting sections of electric cables.
Dans le cas où l'on applique la substance de protection sous la forme d'une solution ou suspension aqueuse, il est nécessaire de procéder à une opération de séchage après l'opération d'application de la solution ou suspen¬ sion.In the case where the protective substance is applied in the form of an aqueous solution or suspension, it is necessary to carry out a drying operation after the operation of applying the solution or suspen¬ sion.
Au lieu d'utiliser une solution ou suspension, on peut appliquer directement _ la substance de protection sous forme d'une poudre, et cela au moyen d'un dispositif de poudrage connu en soi. Dans ce cas, il n'est pas néces¬ saire de procéder à une opération de séchage après l'opéra¬ tion d'application de la substance de protection.Instead of using a solution or suspension, the protective substance can be applied directly in the form of a powder, and this by means of a powdering device known per se. In this case, it is not necessary to carry out a drying operation after the operation of applying the protective substance.
Bien entendu, on peut appliquer la substance de protection sur l'âme conductrice du câble et/ou sur d'autres parties du câble situées du côté extérieur du câble par rapport à la couche semi-conductrice externe.Of course, the protective substance can be applied to the conductive core of the cable and / or to other parts of the cable situated on the outside of the cable with respect to the external semiconductor layer.
Dans une autre variante, comme indiqué plus haut, la substance de protection imprègne un ruban textile qui forme une autre couche du câble. Ce ruban peut être appli¬ qué directement autour de 1*âme conductrice et/ou autour d'une autre partie du câble, par exemple autour de la couche semi-conductrice externe.In another variant, as indicated above, the protective substance permeates a textile tape which forms another layer of the cable. This tape can be applied directly around the conductive core and / or around another part of the cable, for example around the external semiconductor layer.
Pour imprégner le ruban textile, la substance de protection peut être présente sous forme d'une solution ou d'une suspension aqueuse ou bien sous forme d'une poudre.To impregnate the textile tape, the protective substance may be present in the form of an aqueous solution or suspension or else in the form of a powder.
Il est à noter que le procédé de l'invention s'applique uniquement à la protection contre les arborescences qui prennent naissance à partir de la surface interne ou externe de la couche isolante. Il ne s'applique pas aux arborescences qui prennent naissance au sein même de la couche isolante et que l'on appelle "arborescences en noeud papillon" et qui sont principalement dues à de l'eau qui préexiste dans la masse du polymère. Ces dernières ne constituent pas un grave danger pour l'isola¬ tion, étant donné qu'elles ont un volume limité, la quanti¬ té d'eau disponible étant limitée, et qu'elles ne condui¬ sent pas généralement au claquage. It should be noted that the method of the invention applies only to protection against trees which arise from the internal or external surface of the insulating layer. It does not apply to trees which arise within the insulating layer and which are called "bow-tie trees" and which are mainly due to water which pre-exists in the mass of the polymer. The latter do not constitute a serious danger for the isolation, since they have a limited volume, the quantity of available water being limited, and that they do not generally lead to breakdown.

Claims

Revendications claims
1.- Procédé pour augmenter, au moyen d'une substance de protection, la résistance à l'humidité d'un câble électrique à haute tension comprenant une âme conductrice entourée par une couche isolante en matériau polymère, par exemple en polyéthylène,1.- Method for increasing, by means of a protective substance, the resistance to humidity of a high-voltage electric cable comprising a conductive core surrounded by an insulating layer of polymeric material, for example polyethylene,
caractérisé en ce qu'on incorpore ladite substance de protection à une zone du câble située en dehors de la couche isolante,characterized in that the said protective substance is incorporated into an area of the cable situated outside the insulating layer,
en ce que ladite substance de protection est activable par l'eau et est au moins en partie hydrosoluble pour pouvoir être entraînée jusqu'à la couche isolante par toute trace d'eau présente dans le câble à l'opposé de la couche isolante par rapport à ladite zone,in that said protective substance is activatable by water and is at least partly water-soluble so as to be able to be entrained up to the insulating layer by any trace of water present in the cable opposite the insulating layer with respect to to said area,
et en ce que ladite substance de protection est, après activâtion par l'eau, propre à intervenir dans des réac¬ tions électrochimiques à l'interface eau/matériau poly¬ mère ou propre à piéger des radicaux libres issus de ces réactions électrochimiques,and in that said protective substance is, after activation by water, suitable for intervening in electrochemical reactions at the water / polymer material interface or suitable for trapping free radicals resulting from these electrochemical reactions,
ce qui permet d'empêcher la création et la propagation d'arborescences d'eau dans le matériau polymère de la couche isolante et d'empêcher ainsi la dégradation de la couche isolante par l'humidité.which makes it possible to prevent the creation and propagation of water trees in the polymer material of the insulating layer and thus to prevent degradation of the insulating layer by moisture.
2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le câble comprend en outre une couche interne semi-conductrice située entre l'âme conductrice et la couche isolante et une couche externe semi-conductrice entourant la couche isolante, caractérisé en ce qu'on incorpore ladite substan- ce de protection au matériau de la couche semi-conductrice interne et/ou de la couche semi-conductrice externe.2.- The method of claim 1, wherein the cable further comprises an inner semiconductor layer located between the conductive core and the insulating layer and an outer semiconductor layer surrounding the insulating layer, characterized in that incorporates said protective substance into the material of the semiconductor layer internal and / or external semiconductor layer.
3.- Procédé selon la revendication 2, dans lequel le matériau des couches semi-conductrices interne et externe est un polymère, tel que du polyéthylène, chargé de noir de carbone, caractérisé en ce que la substance de protec¬ tion est mélangée au polymère et au noir de carbone lors de la fabrication du matériau.3.- Method according to claim 2, wherein the material of the inner and outer semiconductor layers is a polymer, such as polyethylene, loaded with carbon black, characterized in that the protective substance is mixed with the polymer and carbon black during the manufacturing of the material.
4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique la substance de protection sur une zone du câble située vers l'intérieur et/ou l'extérieur du câble par rapport à la couche isolante.4.- Method according to claim 1, characterized in that the protective substance is applied to an area of the cable located towards the inside and / or outside of the cable with respect to the insulating layer.
5.- Procédé selon la revendication 4, dans lequel le câble comprend en outre une couche interne semi-conductrice située entre l'âme conductrice et la couche isolante et une couche externe semi-conductrice entourant la couche isolante, caractérisé en ce qu'on applique la substance de protection sur une zone du câble située vers l'intérieur par rapport à la couche semi-conductrice interne et en dehors de cette couche et/ou sur une zone du câble située vers 1'extérieur par rapport à la couche semi-conductrice externe et en dehors de cette couche.5.- Method according to claim 4, wherein the cable further comprises an inner semiconductor layer located between the conductive core and the insulating layer and an outer semiconductor layer surrounding the insulating layer, characterized in that applies the protective substance to an area of the cable located inwardly relative to the internal semiconductor layer and outside this layer and / or to an area of the cable located outwardly relative to the semi-conductive layer conductive externally and outside this layer.
6.- Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caracté¬ risé en ce qu'on applique la substance de protection sur l'âme conductrice avant fabrication du câble.6.- Method according to one of claims 4 and 5, caracté¬ ized in that the protective substance is applied to the conductive core before manufacture of the cable.
7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on applique la substance de protection sur toute la longueur de l'âme conductrice.7.- Method according to claim 6, characterized in that the protective substance is applied over the entire length of the conductive core.
8.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on applique la substance de protection aux extrémités de l'âme conductrice. 8.- Method according to claim 6, characterized in that the protective substance is applied to the ends of the conductive core.
9.- Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caracté¬ risé en ce que l'on applique la substance de protection sous forme d'une solution ou suspension aqueuse par pulvé¬ risation ou immersion, suivie d'un séchage.9.- Method according to one of claims 4 to 8, caracté¬ ized in that one applies the protective substance in the form of an aqueous solution or suspension by spraying or immersion, followed by drying.
10.- Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caracté¬ risé en ce que l'on applique la substance de protection sous forme d'une poudre.10.- Method according to one of claims 4 to 8, caracté¬ ized in that one applies the protective substance in the form of a powder.
11.- Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caracté¬ risé en ce qu'on applique la substance de protection par l'intermédiaire d'un ruban textile imprégné de ladite substance, ce ruban formant ainsi une autre couche du câble.11.- Method according to one of claims 4 to 7, caracté¬ ized in that the protective substance is applied by means of a textile tape impregnated with said substance, this tape thus forming another layer of the cable .
12.- Procédé selon l'une des revendication 1 à 11, caracté¬ risé en ce que la substance de protection est une poudre de granulometrie inférieure à 1 micromètre, cette poudre étant présente dans le mélange dans une proportion infé- rieure à 5% en poids.12.- Method according to one of claims 1 to 11, caracté¬ ized in that the protective substance is a powder of particle size less than 1 micrometer, this powder being present in the mixture in a proportion less than 5% in weight.
13.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, carac¬ térisé en ce que la substance de protection est un piègeur de radicaux libres.13.- Method according to one of claims 1 to 12, charac¬ terized in that the protective substance is a scavenger of free radicals.
14.- Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le piègeur de radicaux libres est une aminé.14.- Method according to claim 13, characterized in that the free radical scavenger is an amine.
15.- Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le piègeur de radicaux libres est la n-phényl n'-cyclohexyl-p-phénylène diamine.15.- Method according to claim 14, characterized in that the free radical scavenger is n-phenyl n'-cyclohexyl-p-phenylene diamine.
16.- Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le piègeur de radicaux libres est un phénol. 16.- Method according to claim 13, characterized in that the free radical scavenger is a phenol.
17.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, carac¬ térisé en ce que la substance de protection est une subs¬ tance propre à intervenir dans des phénomènes d'électrochi¬ miques.17.- Method according to one of claims 1 to 12, charac¬ terized in that the protective substance is a substance suitable for intervening in electrochemical phenomena.
18.- Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la substance de protection comprend des ions triva- lents tels que Fe+++ ou Al+++.18.- Method according to claim 17, characterized in that the protective substance comprises trival ions such as Fe +++ or Al +++ .
19.- A titre de matériau nouveau pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 2 et 3, un matériau constitué par un mélange d'une matière polymère, par exemple du polyéthylène, de noir de carbone et d'une substance de protection telle que définie dans la revendi- cation 1.19.- As a new material for the implementation of the method according to one of claims 2 and 3, a material consisting of a mixture of a polymeric material, for example polyethylene, carbon black and a protective substance as defined in claim 1.
20.- Câble à haute tension obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 18. 20.- High voltage cable obtained by the implementation of the method according to one of claims 1 to 18.
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