FR2498022A1

FR2498022A1 - Dry insulation jointing technique for high tension cables - uses silicone and polymer insulating materials to seal and electrically insulated cable joints using conventional conductor jointing

Info

Publication number: FR2498022A1
Application number: FR8100339A
Authority: FR
Inventors: Eugene Favrie; Philippe Trombert; Jean-Pierre Ravetto
Original assignee: Societe Industrielle de Liaisons Electriques SA
Current assignee: Societe Industrielle de Liaisons Electriques SA
Priority date: 1981-01-09
Filing date: 1981-01-09
Publication date: 1982-07-16
Also published as: FR2498022B1

Abstract

The ends of the cables are stripped back to the conductor strands which are jointed by soldering or a similar technique. The base conductor is covered by a two-piece aluminium or copper cylinder having an outer dia. slightly larger than that of the cable insulation. A preformed sleeve is then wrapped over the cylinder, overlapping onto the cable insulation. The sleeve is mfd. from a carbon impregnated silicone or rubber material which is electrically conductive. Silicone insulators taper away from the joint providing end sealing, and field deflecting end caps are installed over the ends of the tapered insulators. A polymer material is moulded around the space over the joint between the end insulators. The cable jointing procedure provides a reliable joint for high and extra high tension power cables. The insulation of the joint uses dry insulating materials for greater reliability at high and extra high voltages.

Description

La présente invention concerne des perfectionnements aux jonctions de conducteurs électriques isolés et,plus particulièrement,un procédé de réalisation de jonctions de câbles électriques à isolant sec pour réseaux d'énergie à haute et très haute tension. The present invention relates to improvements to the junctions of insulated electrical conductors and, more particularly, to a method of making junctions of dry insulated electric cables for high and very high voltage energy networks.

La réalisation du jonctionnement de câbles d'énergie à isolant sec pour tensions élevées pose essentiellement des problèmes en ce qui concerne la reconstitution de l'isolant au droit de la jonction des deux âmes ou torons de câble jonctionnés.Les techniques actuellement utilisées recourent à la reconstitution de l'isolant par moulage injecté, par rubSgJ6e ou par assemblage d'éléments préfabriqués.La reconstitution de l'isolant par moulage par injection présente des inconvénients tenant à la complexité de mise en oeuvre impliquant une main d'oeuvre spécialement qualifiée,à la nécessité de disposer et d'utiliser des matériels importants en volume et en investissement, et également à la longue durée de réalisation.La reconstitution de l'isolant par rubannage est plus rapide que la précédente mais présente également des inconvénients propres tenant,notamment,à la préparation des têtes de câbles,à l'incertitude de fiabilité et de reproductibilité du fait que la qualité electrique de la jonction dépend pour de larges mesures de la régularité de la constante nécessaire de la tension mécanique exercée manuellement par le mon teur sur le ruban,et,au plan économique,aux difficultés d'approsivionnement de rubans électriques dont les caractéristiques dimensionnelles et les propriétés physiques et chimiques soient parfaitement constantes.Comme l'autre technique susmentionnée,le procédé par rubannage impose également l'utilisation d'une main-d'oeuvre qualifiée.D'autre part,les caractéristiques de tenue sous-tension électrique,quoique bonnes,sont notablement inférieures à celles de la reconstitution de l'isolant par moulage et injection.Enfin,dans le cas du jonctionnement de câbles à isolant réticulé,le matériau constitutif des rubans employés doit être généralement lui-même réticulé,soit d'origine,soit au moyen d'une opération de réticulation par échauffement sous pression après la reconstitution de l'isolant,cette opération nécessitant pour sa part,également,l'utilisation d'un matériel important en volume et en investissement.La reconstitution de l'isolant par assemblage de constituants préfabriqués offre,par rapport aux techniques ci-dessus mentionnées,l'avan- tage d'être plus rapide et de permettre le contrôle en usine des éléments préfabriqués.Mais cette technique présente également des inconvénients tenant,notamment, au nombre et à la complexité des éléments préfabriqués des dispositifs d'assemblage existant au mode d'exécution de la jonction entralnée par la nécessité d'assurer un positionnement et un maintien en contact parfaits dans l'élément préfabrique,sans présence de voile gazeux,afin d'obtenir des caractéristiques de tenue sous tension électrique satisfaisantes. The joining of dry insulated power cables for high voltages poses essentially problems with regard to the reconstitution of the insulator at the junction of the two cores or strands of junctioned cable. The techniques currently used resort to the reconstitution of the insulation by injection molding, by rubSgJ6e or by assembly of prefabricated elements. The reconstruction of the insulation by injection molding has drawbacks due to the complexity of implementation involving a specially qualified workforce, to the need to have and use material important in volume and investment, and also in the long duration of realization. The reconstitution of the insulation by taping is faster than the previous one but also presents its own drawbacks holding, in particular, the preparation of the cable heads, the uncertainty of reliability and reproducibility due to the fact that the electrical quality of the rod tion depends for large measures on the regularity of the necessary constant of the mechanical tension exerted manually by the meter on the tape, and, economically, the difficulties of supplying electrical tapes whose dimensional characteristics and physical properties and Like the other technique mentioned above, the taping process also requires the use of skilled labor. On the other hand, the electrical under-voltage resistance characteristics, although good, are notably lower than the reconstruction of the insulation by molding and injection. Finally, in the case of joining cables with cross-linked insulation, the material of the tapes used must generally be itself cross-linked, either original or by means of a crosslinking operation by heating under pressure after the insulation has been reconstituted, this operation also requiring the use of a significant material in terms of volume and investment. The reconstruction of the insulation by assembling prefabricated components offers, compared to the techniques mentioned above, the advantage of being faster and allowing factory control of the prefabricated elements. .But this technique also has drawbacks relating, in particular, to the number and the complexity of the prefabricated elements of the existing assembly devices in the embodiment of the entralné junction by the need to ensure perfect positioning and maintenance in contact. in the prefabricated element, without the presence of gaseous veil, in order to obtain satisfactory electrical voltage withstand characteristics.

La présente invention a précisément pour objet d'obvier aux inconvénients des techniques ci-dessus en proposant un procédé de réalisation de jonctions de câbles offrant d'excellentes caractéristiques électriques,très stables en service, de réalisation rapide,et suivant une procédure ne présentant plus aucune complexité,n'impliquant pas de moyens ni de mise en oeuvre de matériel importants,pour en permettre l'exécution dans de très bonnes conditions de fiabilité sans présence de voile gazeux préjudiciable. The object of the present invention is precisely to obviate the drawbacks of the above techniques by proposing a method of producing cable junctions offering excellent electrical characteristics, very stable in service, of rapid realization, and according to a procedure no longer presenting no complexity, implying no means or implementation of significant equipment, to allow execution in very good conditions of reliability without the presence of harmful gaseous veil.

Pour ce faire,le procédé de réalisation de jonction de conducteurs électriques à isolant sec selon la présente invention comprend l'étape de mettre en place,par emmanchement,au moins un élément tubulaire isolant élastique préformé au niveau de la jonction des conducteurs et de terminer l'enveloppe isolante reconstituée par coulage et mise en forme à froid d'une composition de matériau synthétique normalement à l'état fluide et polymérisant ou réticulant dans des conditions ambiantes. To do this, the method for producing a junction of electrical conductors with dry insulation according to the present invention comprises the step of fitting, by fitting, at least one elastic insulating tubular element preformed at the junction of the conductors and finishing the insulating envelope reconstituted by casting and cold forming of a composition of synthetic material normally in the fluid state and polymerizing or crosslinking under ambient conditions.

Selon une autre caractéristique de la présente invention,la reconstitution d'isolant s'effectue,de façon avantageuse,par la mise en oeuvre d'une série de constituants pré-formés incluant,outre l'élément tubulaire isolant unitaire ou en deux parties séparées,des éléments déflecteurs de champ,et un manchon en matériau élastique conducteur de l' & ectricité,qui,as- sociés à l'utilisation d'un matériau synthétique normalement à l'état fluide coulable et polymérisable ou réticulable à froid et à la pression atmosphérique,permettent la réalisation très rapide d'une jonction isolée présentant des caractéristiques électriques parfaites et sans infrastructure ou équipements particuliers in situ. According to another characteristic of the present invention, the reconstruction of insulation is carried out, advantageously, by the use of a series of pre-formed constituents including, in addition to the tubular insulating element unitary or in two separate parts , field deflecting elements, and a sleeve of elastic, electrically conductive material, which, associated with the use of a synthetic material normally in the fluid flowable state and polymerizable or crosslinkable cold and atmospheric pressure, allow the very rapid realization of an insulated junction with perfect electrical characteristics and without infrastructure or specific equipment in situ.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation,donnés à titre illustratif mais nullement limitatif,faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels
La figure 1 représente,schématiquement,une jonction réalisée selon le procédé de l'invention mettant en oeuvre deux blocs isolants pré-formés; et
La figure 2 représente une variante de réalisation de la jonction réalisée suivant le procédé de l'invention,mettant en oeuvre un élément tubulaire isolant allongé unique.Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description of embodiments, given by way of illustration but in no way limiting, made in relation to the appended drawings, in which
FIG. 1 represents, diagrammatically, a junction produced according to the method of the invention using two pre-formed insulating blocks; and
FIG. 2 represents an alternative embodiment of the junction produced according to the method of the invention, using a single elongated tubular insulating element.

Sur les figures,les éléments analogues ou identiques portent les mêmes chiffres de référence,éventuellement indi cés pour des raisons de clarification et de distinction. In the figures, analogous or identical elements bear the same reference numbers, possibly indicated for reasons of clarification and distinction.

Sur les figures,on a représenté deux extrémités aboutées de câbles électriques isolés à isolant sec dont on recon nuait les âmes ou torons l,l'enveloppe isolante 2,dont les parties d'extrémité ont été enlevées pour dénuder les torons 1 et permettre leur raccordement,et l'écran conducteur non métallique 3 entourant l'enveloppe isolante 2 des c bles.Le raccordement A des torons 1 est réalisé,classiquement,par un procédé faisant intervenir la chaleur,tel que par soudage,ou,dans les conditions et températures ambiantes par un procédé mécanique tel que par poinçonnage ou par rétreint.Le dénudage des extrémités à jonctionner des torons 1 est effectué par sectionnement droit de l'enveloppe isolante 2,perpendiculairement aux torons.Une fois la jonction entre les éléments conducteurs électriques effectuée,il faut reconstituer un entourage isolant au droit de cette jonction pour restituer la continuité d'isolation entre les enveloppes isolantes 2. In the figures, there are shown two butted ends of insulated electrical cables with dry insulation, the cores or strands of which are recognizable, the insulating casing 2, the end portions of which have been removed to strip the strands 1 and allow their connection, and the non-metallic conductive screen 3 surrounding the insulating envelope 2 of the cables. Connection A of the strands 1 is conventionally carried out by a process involving heat, such as by welding, or, under the conditions and ambient temperatures by a mechanical process such as by punching or by shrinking. The stripping of the ends to be joined of the strands 1 is carried out by straight sectioning of the insulating jacket 2, perpendicular to the strands. an insulating surround must be reconstructed to the right of this junction to restore the continuity of insulation between the insulating envelopes 2.

Autour des extrémités jonctionnées A des torons 1 est tout d'abord disposée une électrode métallique cylindrique 4,constituée d'une pièce usinée en deux parties en aluminium,en cuivre ou en autre alliage bon conducteur de l'électricité et de la chaleur,sur laquelle est emmanché étroitement un manchon pré-formé 5,en matériau conducteur de l'électricité présentant une élasticité par exemple en caoutchouc aux silicones rendu conducteur par adjonction de charges de noir de carbone,le manchon 5 comportant éventuellement des bourrelets d'extrémité 50 pour une meilleure application à débordenent sur les pattes d'extrémités en regard des erveloFFes isolantes 2. Around the junctioned ends A of the strands 1 is firstly arranged a cylindrical metallic electrode 4, consisting of a part machined in two parts made of aluminum, copper or other alloy which is a good conductor of electricity and heat, on which is tightly fitted a pre-formed sleeve 5, of electrically conductive material having an elasticity for example of silicone rubber made conductive by adding fillers of carbon black, the sleeve 5 optionally comprising end beads 50 for a better application overflows on the end tabs opposite the insulating sheets 2.

L'isolation de la zone de jonction est délimitée axia lement,conformément à l'invention,par deux déflecteurs de champ 6,en matériau élastique conducteur de l'électricité,par exemple en caoutchouc ayant des charges de noir de carbone, s'étendant chacun en recouvrement sur l'extrémité correspondante de l'écran conducteur non métallique des câbles 3.Ces déflecteurs de champ peuvent entre réalisés par rubannage de rubans conducteurs ou,avantageusement,sous forme de constituants pré-formes à configuration tronconique ou encore par ccmbinai- son de ces deux techniques. The insulation of the junction zone is axially delimited, in accordance with the invention, by two field deflectors 6, made of elastic electrically conductive material, for example rubber having charges of carbon black, extending each overlapped on the corresponding end of the non-metallic conductive screen of the cables. These field deflectors can, for example, be made by taping of conductive tapes or, advantageously, in the form of pre-shaped constituents with a frustoconical configuration or even by ccmbinai- sound of these two techniques.

Dans le mode de réalisation de la figure l,on emmanche sur les tettes de c ble,avant leur raccordement,deux blocs isolants en matériau élastique 7,ayant la configuration représentée sur la figure et présentant une surface tronconique convergente 8. Beys blocs isolants sont réalisés en caoutchouc au silicone, en EPDM ou en toute matière plastique ou elastomérique isolante compatible avec le matériau coulable de finition,ainsi qu'on le verra plus loin.Dans ce mode de réalisation,les déflecteurs de champ 6 peuvent entre pre formés par moulage en même temps que les blocs isolants 7, en adhérant ainsi étroitement à ceux-ci pour former un ensemble unitaire.De même, alors que le manchon pré-formé en matériau élastique conducteur 5 peut être réalisé sous la forme d'un constituant indépendant, il peut l'hêtre sous la forme de deux parties pré-formées en même temps que les blocs isolants 7, en étant ainsi également rendu solidaire de ceux-ci. Conformément à l'invention, dans l'espace en forme de couronne à profil transversal d'enclume laissé entre les extrémités convergentes en regard 8 des blocs isolants 7 autour du manchon conducteur 5, est coulée et moulée, par exemple entre deux coquilles, une composition de matériau synthétique 9 polymérisant ou réticulant à la température ambiante et sous la pression atmosphérique, tel que par exemple, une résine époxy, un polyuréthane ou un polyester ou, de préférence, un élastomère silicone bi-composants.Cette composition de matériau présente, dans les conditions ambiantes, au moment de la coulée, une faible viscosité permettant un remplissage rapide, homogène et intégral du volume à remplir.La polymérisation ou la réticulation résulte soit du mélange de deux ou plusieurs composants, soit de 1 'incor- poration dans le polymère de base d'un agent de durcissement ou d'un catalyseur,ces opérations étant effectuées immédiatement avant la coulée de la composition de matériau. Après durcissement, le matériau résultant offre des qualités mécaniques et diélectriques requises pour la reconstitution parfaite de l'isolant du câble haute tension. Ce matériau adhère parfaitement sur les constituants pré-formés précédemment mis en place,permettant ainsi d'obtenir une reconstitution d'isolant parfaitement homogène et sans présence de voile gazeux.Pour faciliter le montage des différents éléments préformés, on peut utiliser en outre un lubrifiant diélectrique liquide ou visqueux,qui susorxme en outre tout risque de présence de voile gazeux dans la jonction ainsi réalisée. In the embodiment of FIG. 1, two insulating blocks of elastic material 7, having the configuration shown in the figure and having a converging frustoconical surface 8, are fitted onto the cable tapes, before their connection. made of silicone rubber, EPDM or any insulating plastic or elastomeric material compatible with the flowable finishing material, as will be seen below. In this embodiment, the field deflectors 6 can be pre formed by molding at the same time as the insulating blocks 7, thus closely adhering to them to form a unitary assembly. Similarly, while the pre-formed sleeve of elastic conductive material 5 can be produced in the form of an independent component, it can be beech in the form of two pre-formed parts at the same time as the insulating blocks 7, thus also being made integral with these. According to the invention, in the space in the form of a crown with anvil transverse profile left between the converging opposite ends 8 of the insulating blocks 7 around the conductive sleeve 5, is cast and molded, for example between two shells, a composition of synthetic material 9 polymerizing or crosslinking at room temperature and at atmospheric pressure, such as for example, an epoxy resin, a polyurethane or a polyester or, preferably, a two-component silicone elastomer. under ambient conditions, at the time of casting, a low viscosity allowing rapid, homogeneous and complete filling of the volume to be filled. The polymerization or crosslinking results either from the mixture of two or more components, or from incorporation in the base polymer of a curing agent or a catalyst, these operations being carried out immediately before the casting of the material composition. After hardening, the resulting material offers mechanical and dielectric qualities required for the perfect reconstruction of the insulation of the high voltage cable. This material adheres perfectly to the pre-formed constituents previously put in place, thus making it possible to obtain a perfectly homogeneous insulation reconstitution and without the presence of gaseous haze. To facilitate the mounting of the various preformed elements, a lubricant can also be used liquid or viscous dielectric, which also sorxes any risk of the presence of gaseous haze in the junction thus produced.

Dans le mode de réalisation de la figure 2, on place sur une des têtes de câbles, avant leur raccordement, un élément tubulaire ou manchon isolant allongé 7' en maté riau élastique identique à celui des blocs isolants 7, le manchon 7' étant ramené en position définitive autour du manchon élastique conducteur 5 et débordant largement sur les enveloppes isolantes 2 des câbles jonctionnés, après raccordement des torons 1 et mise en place de l'électrode 4 et du manchon conducteur 5. Ici, encore, les déflecteurs de champ 6 peuvent être avantageusement réalisés sous forme de constituants préformés, par coulée et réticulation ou polymérisation en place dans les conditions ambiantes, par rubannage ou par une combinaison de ces procédés.Dans le volume délimité par la périphérie du manchon isolant 7' et les extrémités en regard des déflecteurs de champ 6 est coulée et moulée la composi ticn de matériau synthétique 9 polymérisant ou réticulant dans les conditions ambiantes 8, comme dans l'exemple ci-dessus. In the embodiment of FIG. 2, a tubular element or elongated insulating sleeve 7 ′ made of elastic material identical to that of the insulating blocks 7 is placed on one of the cable heads, before their connection, the sleeve 7 ′ being brought back in final position around the elastic conductive sleeve 5 and extending well over the insulating envelopes 2 of the junctioned cables, after connection of the strands 1 and installation of the electrode 4 and of the conductive sleeve 5. Here again, the field deflectors 6 can advantageously be produced in the form of preformed constituents, by casting and crosslinking or polymerization in place under ambient conditions, by taping or by a combination of these methods. In the volume delimited by the periphery of the insulating sleeve 7 ′ and the opposite ends field deflectors 6 is cast and molded the composite of synthetic material 9 polymerizing or crosslinking under ambient conditions 8, as in the example e above.

Dans l'un ou l'autre mode de réalisation, les différents constituants pré-formés élastiques (manchon conducteur 5, déflecteurs de champ 6, blocs isolants 7 ou manchon allongé isolant 7') présentent respectivement des diamètres intérieurs légèrement inférieurs aux diamètres extérieurs des éléments sur lesquels ils sont disposés de manière à être maintenus en place par serrage élastique pendant le fonctionnement des câbles.De façon plus spécifique, le manchon élastique conducteur 5 a un diamètre, au repos, légèrement inférieur au diamètre externe de l'électrode 4, le diamètre interne des blocs isolants 7 ou du manchon allongé isolant 7' est, au repos, légèrement inférieur au diamètre externe de l'enveloppe isolante 2 des câbles, tandis que le plus petit diamètre interne des déflecteurs de champ 6 est inférieur au diamètre externe de l'écran conducteur non métallique 3 du câble. In either embodiment, the various elastic pre-formed components (conductive sleeve 5, field deflectors 6, insulating blocks 7 or elongated insulating sleeve 7 ′) respectively have internal diameters slightly smaller than the external diameters of the elements on which they are arranged so as to be held in place by elastic tightening during the operation of the cables. More specifically, the conductive elastic sleeve 5 has a diameter, at rest, slightly less than the external diameter of the electrode 4, the internal diameter of the insulating blocks 7 or of the elongated insulating sleeve 7 ′ is, at rest, slightly less than the external diameter of the insulating envelope 2 of the cables, while the smallest internal diameter of the field deflectors 6 is less than the external diameter of the non-metallic conductive screen 3 of the cable.

Dans la description qui précède on s'est limité aux aspects tenant au raccordement des torons ou âmes des câbles et à la reconstitution de l'enveloppe isolante proprement dite de ceux-ci, la reconstitution des écrans, métalliques ou non, et de la protection extérieure des câbles étant effectuée selon des modalités analogues à celles normalement employées dans les techniques actuellement en vigueur et supposées ici connues. In the foregoing description, we have limited ourselves to the aspects relating to the connection of the strands or cores of the cables and to the reconstruction of the insulating envelope proper, the reconstruction of the screens, metallic or not, and of the protection external cables being carried out according to methods similar to those normally used in the techniques currently in force and assumed here known.

Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers,elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifiations et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. Although the present invention has been described in relation to particular embodiments, it is not limited thereto but is on the contrary liable to modifications and variants which will appear to those skilled in the art.

Claims

1 - Method for producing a junction of electrical conductors with dry insulation, comprising the steps of stripping the ends of the conductors to be joined and of reconstituting an insulating envelope at least in line with the junction of the conductors, characterized in that it comprises the steps of placing, by fitting at the junction (A), at least one pre-formed elastic insulating element (7; 7 ') and of finishing the insulating envelope reconstituted by pouring and cold forming of a composition of insulating synthetic material (9) polymerizing or crosslinking under ambient conditions.

2 - Method according to claim I, oractérisé in this tool comprises the step of setting up, on either side of the junction (A), field deflector elements (6) of electrically conductive material, axially delimiting l 'reconstituted insulating envelope.

3 - Method according to claim 2, characterized in that it comprises the steps of fitting on the insulated conductors to join preformed field deflector elements (6) of elastic elastomeric material rendered electrically conductive.

4 - Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises the steps of fitting, on the insulated conductors to be joined, two insulating blocks (7) made of elastic material leaving axially between them, at the junction (A) of the electrical conductors (1), an annular space into which the composition of synthetic insulating material (9) is poured.

5 - Method according to claim 3 and claim 4, characterized in that the field deflector elements (6) are pre-assembled on the insulating blocks (7).

6 - Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises the steps of fitting on one of the insulated conductors to join an elongated elastic insulating tubular element (7 '), to be brought back after connection conductors (1), the middle zone of this tubular element around the junction zone (A) of the conductors, and pouring the composition of synthetic insulating material (9) around this elongated tubular element.

7 - Method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises the prior step of putting in place, around the joined bare areas of the electrical conductors (1), a pre-formed sleeve means (5) of elastic electrically conductive material.

8 - Method according to claim 7, characterized in that it comprises the initial step, before the introduction of the preformed sleeve means (5), to set up a cylindrical metal electrode (4) around the bare areas of the connected electrical conductors (1), in contact with them, the preformed conductive sleeve means (5) being fitted on the electrode (4) and projecting axially therefrom.

9 - Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the composition of cast synthetic insulating material (9) is a two-component silicone elastomer.

10 - Equipment for making a junction of electrical conductors with dry insulation according to the method of claim 8, characterized in that it comprises: a metallic cylindrical electrode means (4) of internal diameter corresponding to the external diameter of the electric conductors connected (1); a sleeve means pre-formed of electrically conductive elastic material (5) of internal diameter, at rest, slightly less than the external diameter of the electrode means (4); a pair of field deflector elements (6) of elastic material, of frustoconical shape, of minimum internal diameter slightly less than the diameter of the insulating envelope (2) of the insulated conductors; at least one elastic insulating tubular element (7; 7 ') with an internal diameter slightly smaller than the external diameter of the insulating envelopes (2) of the insulated conductors; and, a composition of synthetic insulating material (9) normally in the fluid state, flowable and polymerizable or crosslinkable under ambient conditions.