I HISTORIQUE

Avant d’aborder le sujet particulier qui fait l’objet de notre étude, il nous a paru intéressant de préciser l’état actuel de la technique des

câbles, de rappeler les phases de son perfectionnement et de noter ses

tendances de progrès.

La première période qui soit marquante, au point de vue des perfectionnements réalisés dans la fabrication des câbles électriques, est comprise entre 1905 et 1915, époque à laquelle la transmission de l'énergie électrique par câble se faisait couramment sous une tension de 20 à 30.000 volts. Les difficultés d’ordre diélectrique provenant de ces tensions, déjà assez élevées, furent résolues par un isolement individuel des conducteurs, placés ensuite, d’une manière parfaitement symétrique, au sein de la masse isolante, c’est-à-dire de telle sorte que la distance entre eux soit la même qu'entre chacun d’eux et la partie extérieure du câble. En étudiant les câbles de cette époque, avec les données actuelles de l'Electrotechnique, on remarque généralement que les sections utilisées sont notablement supérieures à celles qui sont effectivement nécessaires. Cependant, certains échantillons de ces câbles, relatifs à des courants de faible intensité, présentent un isolement non moins judicieux que celui réalisé à l'heure actuelle.

Les câbles de cette époque pour une tension de 30.000 volts, présentent, au point de vue historique, un grand intérêt, car étant confectionnés sans tenir compte de la tension composée pouvant apparaître entre les conducteurs et le sol, lors d’une mise accidentelle à la terre, ils étaient le siège de nombreuses avaries et ont dû faire l’objet d’une étude approfondie en vue de leur perfectionnement, lorsque s’est développée l’interconnexion générale des réseaux. Il en est résulté l'apparition d’un nouveau type de câble, mieux approprié aux hautes tensions, grâce à

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l'emploi d’écrans métalliques entre les conducteurs, dits alors métallisés, et à une gaine extérieure en plomb. L’isolant employé diminuait, en outre, très sensiblement les contraintes diélectriques. On a réussi ainsi à améliorer, électriquement en quelque sorte, les caractéristiques diélectriques d’un câble. Parmi les premières réalisations de ce type de câble, nous mentionnerons le câble d’Hochstadter. ae US La réalisation des câbles à écrans métalliques a marqué le premier. pas d’une série de progrès dans la technique des câbles à haute tension, en assurant, en particulier, une meilleure utilisation de la matière isolante. Dans les premiers câbles, en effet, le gradient maximum utilisé dans un champ électrique entre conducteurs était de 2 à 3.000 volts par mm, tandis que dans les câbles dont les conducteurs sont protégés par des écrans, on admet, depuis une vingtaine d’années, un gradient maximum de 3.500 à 4.000 volts par mm. Le gain réalisé est ainsi de 1.000 volts par mm., ce.qui est très appréciable ; la comparaison étant faite entre deux câbles de 30.000 volts. Mais pour des tensions plus élevées les difficultés techniques restaient grandes, car il fallait diminuer le gradient correspondant à 30.000 volts proportionnellement au carré où même à une puissance supérieure du rapport existant entre la tension utilisée et celle de 30.000 volts. Aussi, lors de la pose, dans la banlieue de Paris, d’un câble à 60.000 volts, les câbles monophasés furent-ils préférés. En raison de l'intensité du courant ou, plus précisément, de son effet thermique, on réussit à pousser le gradient de ces câbles monophasés jusqu’à 4 ou 5.000 volts ; néanmoins, cette solution était moins économique que celle consistante à employer un câble triphasé.

Les câbles triphasés de 20 à 30.000 volts étaient alors assez mal utilisés au point de vue de leurs possibilités thermiques. La charge électrique, comprise entre 60 et 80 p. 100 de la charge maxima actuellement admissible, ne correspondait, en effet, qu’à un échauffement de 250€. L'étude des phénomènes thermiques secondaires. se produisant dans les câbles de. haute intensité n’avait pas encore été très poussée ; nous pensons, d’ailleurs, que même actuellement ce problème n’est pas résolu d’une facon définitive et parfaitement adéquate, Comme nous l'avons signalé dans l’Introduction, notre thèse vise à apporter une contribution à cette étude. À partir de la Grande Guerre, des études scientifiques sur les câbles et une série de travaux de laboratoire furent entrepris par des spécialistes. Avec les câbles de 30.000 volts et plus, on constata notamment la présence de décharges longitudinales et transversales par effluves, se produisant le long des conducteurs, susceptibles de provoquer, dans certains cas, la

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perforation des couches de papier imprégné d’huile constituant la matière isolante des câbles. C’est alors que des travaux méthodiques permirent de constater que la métallisation des câbles supprime presque complètement les brunissures et les carbonisations locales, se produisant sur la couche extérieure de l’isolant. On observa également un fait d’une importance considérable : la modification chimique et physique très appréciable de la masse isolante au voisinage des conducteurs. Ces phénomènes sont dus notamment à l’effet thermique du courant électrique et à la propagation de la chaleur par conductibilité, ce qui est particulièrement sensible dans le voisinage du conducteur, source de chaleur dégagée. Ces deux facteurs nouveaux : effet électrochimique et effet électrothermique, au voisinage immédiat des conducteurs, ont fait l’objet d'études approfondies. Leur intérêt pratique était considérable. En effet, si les modifications qui se produisaient dans la contexture de la matière isolante près des conducteurs ne provoquaient aucun trouble dans le fonctionnement normal des câbles, lorsque la tension ne dépassait pas 30.000 volts, la situation changea radicalement lorsqu'on utilisa des câbles à tension plus élevée, par exemple des câbles de 60.000 volts. Avec des câbles monophasés aussi bien que triphasés, les claquages se produisaient si souvent à de telles tensions que des tronçons entiers de câbles devaient être changés plusieurs fois par an. On en voit aujourd’hui aisément la cause : les procédés d’imprégnation aussi bien que de séchage étaient insuffisants, et les matières d’imprégnation de qualité médiocre, d’autant plus que de nombreux constructeurs utilisaient des huiles minérales mélangées avec différentes espèces de résine naturelle — on ne se servait pas encore de résine synthétique — présentant cet inconvénient grave de provoquer, après des séries répétées de surchauffe, des aigrettes électriques sur les conducteurs. L'introduction dans la fabrication des câbles de l’isolement connu sous le nom de Compound a beaucoup amélioré la situation. Aujourd’hui, nous sommes heureusement à peu près à l’abri de pareils troubles, grâce aux travaux des spécialistes qui sont parvenus, avec l’emploi de matières iso- ‘ Jantes plus fluides, à supprimer les effets électrochimiques au voisinage des conducteurs, à répartir d’une manière rationnelle la chaleur qui se propage de l’intérieur du câble vers l’extérieur, et à supprimer les vides, sortes de : poches occluses, se produisant dans la masse isolante.

Dans cet ordre d'idée, il y a lieu de noter la réalisation des câbles à huile mobile, dont la pression de la masse isolante, constituée par de l’huile, est maintenue constante, indépendamment de la température. Pour arriver à ce résultat, on dispose aux jonctions des divers tronçons du

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câble des boîtes d’expansion de dimensions très exactement étudiées, que l’on place dans le prolongement du câble ou perpendiculairement à célui-ci ; dans certains cas, on envisage même l’agencement de canaux d’expansion le long du câble. Par ailleurs, on a étudié “et fabriqué des échantillons de câbles dans lesquels les réservoirs d'expansion sont remplacés par des dispositifs de compensation remplis de gaz, auxquels on assigne, comme précédemment, pour rôle de permettre la variation du volume de la matière isolante, sous l’influence de la température, de manière que la pression de l’isolant reste constante. Ces dispositifs de compensation sont répartis régulièrement tout le long du câble : au voisinage des conducteurs, avec les câbles monophasés ; dans les espaces libres entre les conducteurs avec les câbles triphasés ; ou sous l’écran métallique, avec les câbles métallisés, monophasés ou polyphasés.

Dans ce groupe entrent également les câbles comportant sur toute leur longueur des éléments élastiques, constitués par des tubes remplis de gaz ; ce dispositif, qui ne prétend pas assurer une pression absolument constante de l’isolant, permet du moins de réduire sensiblement l’accroissement de la pression de l’huile employée comme matière isolante quand la température du câble s'élève. = Enfin, il y a lieu naturellement de mentionner ici les câbles connus dans l’industrie sous le nom de câbles comprimés. La compensation de la dilatation thermique, pour maintenir la pression constante, se fait à l’aide d’un tube d’acier rempli de gaz comprimé, dans lequel a été introduit un câble de section prismatique ou ovale, recouvert d’une gaine de plomb; la chambre de compensation, remplie de gaz, est constituée, dans ce cas, par l’espace compris entre le tube d’acier et la gaine de plomb, celle-ci remplissant la fonction de membrane élastique. Les pressions utilisées sont de l’ordre de 0,5 à 2,5 kgs par cm? lorsque l’huile circulant dans le câble est une huile minérale très fluide ; une étude précise de ces câbles, obligeant évidemment à tenir compte des contraintes dynamiques parfois très élevées, auxquelles est soumise la gaine de plomb ; celle-ci doit, en effet, suivre rigoureusement toutes les variations de volume — dilatations et contractions brusques — de la masse isolante. Ainsi, on peut, semble-t-il, trouver pour toutes les hautes tensions et les plus fortes intensités de : Courant un câble bien adapté parmi ceux que nous venons de signaler, c'est-à-dire parmi les câbles munis de dispositifs de compensation ou d'expansion permettant d'assurer une pression constante de la masse isolante, a |

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