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Isolation pour raccords de câbles d'alimentation électrique et son procédé de fabrication. -
La présente invention concerne une isolation utilisée aux raccords de câbles d'alimentation électrique du type armé multiple, à huile, à huile sous pression, etc. Jusqu'à présent, la pratique a consisté à envelopper les raccords de câbles d'a- limentation électrique des types précités au moyen de papier imprégné d'huile, feuille par feuille ou ruban par ruban. Ce
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procédé présente de sérieux inconvénients en ce sens que la construction de cette isolation sur place exige énormément de temps, tandis qu'au cours de cette période, l'humidité est aisément absorbée par l'isolation par suite du milieu ambiant dans lequel cette construction est effectuée, par exemple les . trous d'homme, etc.
La présente invention a pour objet d'éliminer ces inconvénients et d'obtenir une isolation permettant de réduire sensiblement la durée requise pour l'opération d'assemblage des câbles d'alimentation, tout en empêchant également l'ab- sorption de l'humidité, augmentant ainsi sensiblement la résis- ue diélectrique de l'isolation. La présente invention est csaractérisé en ce qu'une ou plusieurs couches de cylindres en papier préalablement formés du type fendu sont disposées sur les âmes des câbles.
Dans les dessins annexés : la figure 1 est une coupe transversale d'un exemple d'isolation de la présente invention la figure 2 est une coupe transversale imaginaire destinée à être comparée avec l'isolation de la présente inven- tion ; la figure 3 est un schéma du vecteur de champ sur les lignes de séparation de l'isolation de la présente invention ; la figure 4 illustre le cadre pour préparer l'isolation suivant la présente invention ; la figure 5 illustre un autre exemple du procédé de fabrication du raccord d'isolation pour le câble d'alimentation de la présente invention ; la figure 6 illustre les couches de papier formées, découpées dans la direction radiale comme le montre la figure 5 ;
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la figure 7 montre les couches de papier stratifiées de la figure 6 dans une position déplacée ;
la figure 8 illustre un autre exemple d'un raccord isolé formé par le procédé de la présente invention et les figures 9a et 9b sont des coupes transversales du raccord d'isolation illustré à la figure 8.
L'invention sera décrite ci-après en se référant aux exemples illustrés dans les dessins annexés. A la figure 1, l'âme de câble 1 comporte une isolation 2a suivant la présente invention, enroulée sur l'âme de câble 1 pour former une ligne de séparation 3a, ainsi qu'on le décrira ci-après. La figure 1 montre trois couches d'isolation 2a, 2b et 2c. La couche 2a est enroulée près de l'âme de câble 1 et elle comporte une ligne de séparation 3a. Une deuxième couche 2b est enroulée près de la.., @ couche 2a et comporte une ligne de séparation 3b. Une troisième couche 2c est enroulée autour de la couche 2b et comporte une ligne de séparation 3c.
La ligne de séparation en colimaçon, par exemple la ligne 3a, est formée en enroulant l'isolation 2a sur l'âme de câble 1, ainsi que sur l'isolation elle-même d'une manière qui sera décrite ci-après . On supposera, par exemple, qu'une isolation cylindrique, par exemple celle représentée en
2a à la figure 2, est réalisée en papier et est placée sur l'âme de câble 1, tandis qu'une ligne de séparation 4a est découpée dans une direction radiale au moyen d'une lame, une deuxième couche d'isolation 2b et une troisième couche d'isolation 2c étant prévues sur la couche d'isolation 2a, tandis que des lignes de séparation analogues 4b et 4c sont découpées dans des direc- tions radiales dans les isolations 2b et 2c respectivement.
On considérera à présent la direction du vecteur de champ aux lignes de séparation 4a, 4b et 4c lorsqu'une tension est appliquée.
Etant donné que la direction du vecteur de champ coïncide à peu près avec celle de la ligne de séparation, la résistance diélec-
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trique aux gnes .-ftrin 4&, 4Z, 4s. rnm<Timatt une rupture de l'isolation est plus susceptible de se produire ces pointa.
Toutefois, suivant la présente invention, les lignes de séparation 3a, 3b, 3c ne s'étendent pas dans la direction radiale, mais elles forment en fait des courbes en colimaçon comme le montre la figure 1, de sorte que la résistance diélec- trique est de loin plus élevée aux endroits des lignes de sépara- tion. Ce phénomène sera expliqué en se référant à la figure 3.
Le vecteur de champ Etdans la direction tangentielle au point P (distance à partir du centre représentée par X) sur la ligne de séparation 3a formée dans l'isolation 2a du raccord de câble ayant un rayon intérieur r et un rayon extérieur R est calculé d'après la formule :
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Le vecteur Ex dans la direction radiale est représenté par la formule :
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V étant la tension appliquée à l'isolateur. Partant, Eeest égal à Ex multiplia par cos E .- Etant donné que cos E est inférieur à 1, on peut considérablement élever la tension de rupture au peint P.
On peut également faire en sorte que e soit égal à 90 à un point de l'électrode intérieure CX- r) où l'intensité de champ dans la direction radiale est la plus élevée, de façon que la composante du vecteur de champ parallèlement à la ligne de séparation soit égale à zéro.
On décrira à présent le procédé de fabrication de l'isolation 2a comportant la ligne de séparation précitée 3a. On prépare tout d'abord un cadre 5 ayant un gradient de comme le montre la figure 4. On place, dans le cadre, du papier décou-
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pé en feuilles de même dimension et ayant une longueur de 2ÒR. les feuilles étant ensuite disposées l'une au-dessus de l'autre jusqu'à ce qu'on atteigne une épaisseur Rr. On découpe ensuite la patte A de l'extrémité gauche.
De la sorte, on obtient un corps stratifié B ayant une longueur au sommet de 2Ór et une longueur à la base de 2ÒR/
On décrira à présent, en se référant aux figures 5,6 et 7, un autre procédé de fabrication d'un raccord d'isolation pour un câble d'alimentation dans lequel chacune des couches d'isolation cylindriques comporte une ligne correspondante à section transversale en colimaçon. Dans cet exemple, on enroule continuellement une feuille de papier isolant sur une conduite ayant un rayon r, jusqu'à ce que le rayon extérieur de la couche d'isolation soit de R. On découpe ensuite la couche de papier obtenue dans la direction d'épaisseur radiale comme le montre la figure 5, puis on la déroule pour obtenir dès feuilles de papier stratifiées ayant une section transversale trapézoïdale comme le montre la figure 6.
Les longueurs du côté supérieur, du côté inférieur et de la hauteur du trapèze sont 2Ò r, 2ÒR et Rr res- pectivement. Chaque feuille de papier est ensuite déplacée pour former les feuilles de papier statniféds ayant la section trans- versale illustrée à la figure 7, puis elles sont enroulées succes- sivement sur un cylindre ayant un rayon extérieur de r, pour obtenir un isolateur cylindrique avant des lignes correspondantes à section transversale en colimaçon illustrées en 2a et 3d à la figure 3.
Après avoir été façonnée de la sorte, l'isolation et traitée par séchage, imprégnalticon d'huile et analogues, puis elle est utilisée comme isolation de renforcement dans les raccords de câbles d'alimentation électrique,
Antérieurement, il fallait au moins 5 heures pour appli- quer une isolation de renforcement à un raccord de câble à huile pour 275 KV. En utilisant l'isolation de renforcement de la pré- sente invention, l'application de cette isolation nécessite à présent seulement environ 30 minutes. L'opération de raccordement
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réelle est également considérablement smplifée. Etant donné que la ligne de séparation ne s'étend pas dans une direction radiale, la résistance diélectrique est également fortement améliorée.
De plus, étant donné que le recouvrement des feuil- les n'est pas effectué individuellement comme c'était le cas dans le passé, l'opération suivant la présente invention empêche l'isolation d'absorber l'humidité, même lorsque cette opération est effectuée dans un trou d'homme humide. En outre, étant donné que la surface de la partie de recouvrement en colimaçon est plus grande, la résistance mécanique de l'isolation finale est plus élevée.
Dans un autre exemple de la présente invention, une ou plusieurs feuilles de pellicule plastique ou de papier impré- gné d'huile sont introduites dans une face correspondante formée par les deux extrémités de chaque couche d'isolation cylindrique, puis elles sont enroulées sur les surfaces périphériques de l'âme du câble. Comme le montre la figure 8, les couches d'isolation cylindriques permettent un enroulement aisé de la couche d'isola- tion en une disposition cylindrique sur la surace de l'âme du câble et le cylindre sous-jacent d'isolation.
La figure 9a montre une coupe transversale du raccord d'une couche d'isolation enroulée sur la longueur d'un câble d'alimentation et la figure 9b est une coupa transversale du même raccord, prise perpendiculairement à la longueur du câble.
A la figure 9b, les lignes en pointillés montrent une feuille de pellicule plastique ou de papier imprégné d'huile en- roulée sur la surface de l'âme d'un câble et la surface de la couche d'isolation, cette feuille étant également introduite dans une face correspondante entre les deux extrémités de la couche d'isolation cylindrique, permettant ainsi un enroulement ou un enveloppement aisé de la couche d'isolation, tout en rendant
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compact l'assemblage de raccord constitué de l'âme de câble et des couches d'isolation.
Dans un raccord isolé d'un câble du type à huile à âme unique de 600 mm2 pour 70 KV ayant des diamètres de d1-49,3 mm, d = 70 mm et d3= 90 mm, ainsi que des longueurs de 11= 280 mm et 12= 720 mm, et comportant un papier imprégné d'huile d'une épaisseur de 0,125 mm, les résultats d'un test de rupture par application d'un courant alternatif entretenu et d'un test de rupture par impulsions étaient respectivement de
225 KV et 580 KV. Les tensions résultant des tests de rupture précités sont comparables ou supérieures à celles obtenues par le procédé d'enroulement classique "ruban-sur-ruban" pour former un raccord isolé.
Le réenroulement d'une couche d'isolation déroulée est effectué aisément par suite de la présence de la pellicule plastique ou du papier imprégné d'huile placé entre les couches d'isolation ou entre la couche d'isolation et l'âme du câble, ce qui donne lieu à une augmentation de la force de tassement ou de serrage des couches d'isolation. De plus, l'âme du câble et les couches d'isolation adhèrent parfaitement l'une à l'autre, donnant ainsi lieu à un assemblage de raccord compact présentant une meilleure résistance à la rupture. Cet assemblage d'isolation est particulièrement approprié pour les raccords de câbles du type à huile ou à huile sous pression auxquels sont appliquées des tensions comprises entre 70 et 500 KV.
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