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Patent 2749829 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2749829
(54) English Title: HIGH VOLTAGE ELECTRIC TRANSMISSION CABLE
(54) French Title: CABLE DE TRANSMISSION ELECTRIQUE A HAUTE TENSION
Status: Granted
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • H01B 5/10 (2006.01)
  • H01B 7/18 (2006.01)
  • H01B 7/22 (2006.01)
(72) Inventors :
  • BARBEAU, SOPHIE (France)
  • GUERY, DANIEL (Belgium)
  • MARTIN, MICHEL (Belgium)
  • THEUNE, CLAUS-FRIEDRICH (Germany)
  • MEYER, MICHAEL (Germany)
  • POULARD, CORINNE (France)
(73) Owners :
  • NEXANS (France)
(71) Applicants :
  • NEXANS (France)
(74) Agent: ROBIC
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2017-06-20
(86) PCT Filing Date: 2010-02-01
(87) Open to Public Inspection: 2010-08-12
Examination requested: 2014-11-04
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR2010/050159
(87) International Publication Number: WO2010/089500
(85) National Entry: 2011-07-14

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
0950672 France 2009-02-03

Abstracts

English Abstract

The invention relates to an electric cable (10), including: at least one composite reinforcement element (1) including one or more reinforcement element(s) at least partially embedded in an organic matrix; a coating (2) surrounding said composite reinforcing element(s) (1), said coating (2) being sealed all around the composite reinforcing element(s) (1); and at least one conducting element (3) surrounding said coating (2), characterised in that the thickness of the sealed coating (2) does not exceed 3000 µm.


French Abstract





La présente invention concerne un
câble électrique (10) comprenant : au moins un
élément composite (1) de renforcement
comprenant un ou plusieurs éléments de
renforcement noyé(s) au moins partiellement
dans une matrice organique; un revêtement (2)
entourant ledit ou lesdits éléments composites
(1) de renforcement, ledit revêtement (2) étant
étanche tout autour du ou des éléments
composites (1) de renforcement; et au moins un
élément conducteur (3) entourant ledit
revêtement (2), caractérisé en ce que l'épaisseur
du revêtement (2) étanche est d'au plus 3000 µm.



Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


16
REVENDICATIONS
1. Câble électrique (10,20) comprenant :
- au moins un élément composite (1) de renforcement comprenant un ou
plusieurs éléments de renforcement noyé(s) au moins partiellement dans une
matrice organique,
- un revêtement (2) entourant ledit ou lesdits éléments composites (1) de
renforcement, ledit revêtement (2) étant étanche tout autour du ou des
éléments composites (1) de renforcement, et comportant au moins une couche
métallique obtenue par traitement thermique d'un matériau métallique, et
- au moins un élément conducteur (3) entourant ledit revêtement (2),
caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement (2) étanche est d'au plus 3000
µm.
2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche
métallique est
obtenue par soudure en long du matériau métallique sous forme d'une bande.
3. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche
métallique est
obtenue par soudure hélicoïdale du matériau métallique sous forme d'un ruban.
4. Câble électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé
en ce que la couche métallique est annelée.

17
5. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce
que
le matériau métallique est choisi parmi l'acier, les alliages d'acier,
l'aluminium, les
alliages d'aluminium, le cuivre, et les alliages de cuivre.
6. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce
que
le revêtement (2) étanche comporte en outre au moins une couche polymérique
obtenue par traitement thermique d'un matériau polymérique.
7. Câble selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche
polymérique
est obtenue par ramollissement du matériau polymérique.
8. Câble selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le matériau
polymérique est choisi parmi un polyimide, un polytétrafluoroéthylène (PTFE),
un
polymère d'éthylène fluoré (FEP), et un polyoxyméthylène (POM), ou un de leurs

mélanges.
9. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce
que
le revêtement étanche (2) est sous forme d'un tube.
10. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce
que
l'épaisseur du revêtement étanche (2) est d'au plus 600 µm.
11. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en
ce que
la matrice de l'élément composite de renforcement est choisie parmi une
matrice
thermoplastique et une matrice thermodurcissable, ou un de leurs mélanges.
12. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en
ce que
le ou les éléments de renforcement de l'élément composite (1) de renforcement

18
sont choisis parmi les fibres, les nanofibres, et les nanotubes, ou un de
leurs
mélanges.
13. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce
que
le câble électrique (20) comprend en outre au moins une couche électriquement
isolante (4) positionnée entre le revêtement (2) étanche, et le ou les
éléments
composites (1) de renforcement.
14. Câble selon la revendication 13, caractérisé en ce que la couche
électriquement isolante (4) entoure l'ensemble formé par le ou les éléments
composites (1) de renforcement.
15. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce
que
l'élément conducteur (3) est à base d'aluminium.
16. Câble selon l'une quelconque des revendications1 à 15, caractérisé en ce
que
le câble électrique (10,20) ne comprend pas de couche extérieure entourant le
ou
les éléments conducteurs (3).

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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Câble de transmission électrique à haute tension
La présente invention se rapporte à un câble électrique. Elle
s'applique typiquement, mais non exclusivement, aux câbles de
transmission électrique à haute tension ou câbles aériens de transport
d'énergie, bien connus sous l'anglicisme OHL OverHead Lines . Les
câbles de transmission électrique de dernière génération ont
typiquement, en régime continu, une température de fonctionnement
relativement élevée, qui peut être supérieure à 90 C, et atteindre
200 C et plus.
Le document US 6 559 385 décrit un câble de transmission
électrique de ce type comprenant un élément composite de
renforcement central comprenant par exemple une pluralité de fibres de
carbone enrobées dans une matrice thermodurcissable du type époxy,
un ruban métallique en aluminium enroulé autour dudit élément
composite de renforcement, et un élément conducteur entourant ledit
revêtement métallique.
Toutefois, lorsque ce câble de transmission électrique fonctionne
en régime continu à haute température, notamment à une température
de fonctionnement supérieure à 90 C, la matrice thermodurcissable de
son élément composite de renforcement peut subir une therrno-
oxydation, liée notamment à l'oxygène de l'air, qui engendre une
dégradation chimique et de ce fait une augmentation de la porosité de
ladite matrice. Ainsi, les propriétés mécaniques de l'élément composite
de renforcement, notamment de la matrice organique qui le compose,
peuvent diminuer de façon significative et mener à la rupture du câble
de transmission électrique. De plus, ladite matrice organique est sujette
à tout type de composés extérieurs, autres que l'oxygène de l'air,
pouvant également dégrader l'élément composite de renforcement.

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Le document EP 1 821 318 décrit un câble électrique comprenant des fils
composites entourés par un revêtement en aluminium, ledit revêtement étant lui-

même entouré par des éléments conducteurs. Ce revêtement en aluminium est du
type bourrant puisqu'il pénètre dans les interstices entre les fils
composites. Enfin,
chaque fil composite peut être entouré par une couche de protection
thermorésistante.
Toutefois, une épaisseur trop importante du revêtement en aluminium ne
permet pas d'optimiser ni le poids du câble électrique, notamment lorsqu'il
est du
type OHL, ni les propriétés mécaniques du câble, notamment sa flexibilité. En
outre,
le revêtement en aluminium est apposé avec un apport de chaleur important qui
tend à dégrader thermiquement les fils composites.
Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients des
techniques de l'art antérieur.
La présente invention a pour objet un câble électrique (10,20) comprenant :
- au moins un élément composite (1) de renforcement comprenant un ou
plusieurs éléments de renforcement noyé(s) au moins partiellement dans
une matrice organique,
- un revêtement (2) entourant ledit ou lesdits éléments composites (1) de
renforcement, ledit revêtement (2) étant étanche tout autour du ou des
éléments composites (1) de renforcement, et comportant au moins une
couche métallique obtenue par traitement thermique d'un matériau
métallique, et
- au moins un élément conducteur (3) entourant ledit revêtement (2),
caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement (2) étanche est d'au plus
3000 pm.
En d'autres termes, le revêtement de l'invention est dépourvu de jointures ou
d'ouvertures.
Des modes de réalisations préférentiels sont décrits ci-dessous.

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3
Le revêtement étanche protège avantageusement l'élément
composite de renforcement, quelque soit sa nature, contre toutes
agressions auxquelles il pourrait être sensible, ces agressions
provenant de composés extérieurs environnant le câble électrique.
Ainsi, le revêtement étanche, en configuration opérationnelle du câble
électrique, empêche toute pénétration desdits composés extérieurs
depuis l'extérieur dudit revêtement vers le ou les éléments composites
de renforcement.
Les composés extérieurs peuvent être par exemple l'oxygène de
l'air. Dans ce cas, le revêtement étanche évite la therrno-oxydation de
la matrice organique de l'élément composite de renforcement. Les
composés extérieurs peuvent également être l'humidité, l'ozone, la
pollution, ou les rayonnements UV, ou bien provenir de produits
d'enduction ou de résidus d'huile de tréfilage lors de la fabrication du
câble électrique, notamment lors de la pose du ou des éléments
conducteurs autour du ou des éléments composites de renforcement.
Le revêtement étanche présente aussi l'avantage de protéger le
ou les éléments composites de renforcement lors du placement
d'accessoires tels que des jonctions ou ancrages, ou lors de la coupe de
l'élément conducteur du câble, et également de le protéger contre
l'abrasion.
Enfin, l'épaisseur du revêtement étanche n'étant que d'au plus
3000 prn, le câble électrique selon l'invention a d'une part, un poids
optimisé pour une utilisation en tant que câble OHL, et d'autre part de
très bonnes propriétés mécaniques, notamment de flexibilité : le
revêtement étanche de l'invention ne dégrade ainsi pas la flexibilité
dudit câble électrique apportée par le ou les éléments composites de
renforcement.
La flexibilité du câble électrique de l'invention, notamment d'un
câble OHL, permet de pouvoir éviter d'endommager ledit câble lorsque

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d'une part, il est enroulé sur un touret afin de le transporter, et lorsque
d'autre part, il passe sur des dérouleuses-freineuses et/ou sur des
poulies lors de son installation entre deux pylônes électriques.
De plus, lors de la fabrication dudit câble, la mise en oeuvre du
revêtement étanche est non seulement grandement facilité, mais
également évite tout dégradation thermique du ou des éléments
composites de renforcement.
Le revêtement étanche de l'invention peut être avantageusement
obtenu par traitement thermique d'un matériau métallique et/ou d'un
matériau polyrnérique.
Dans un premier mode de réalisation, le revêtement étanche
comporte au moins une couche métallique obtenue par traitement
thermique d'un matériau métallique, le traitement thermique
permettant d'obtenir l'étanchéité du revêtement.
Avantageusement, ce revêtement étanche métallique
participe au transport de l'énergie du câble électrique en
fonctionnement lorsqu'il est en contact direct avec l'élément
conducteur. Le courant circulant dans ce dernier va donc se partager
entre le revêtement étanche et l'élément conducteur en fonction de
leurs résistances électriques respectives.
On entend par au moins une couche métallique un
revêtement comportant une ou plusieurs couches d'un métal ou d'un
alliage de métaux. Lorsque le revêtement comporte au moins une
couche métallique et au moins une couche polyrnérique, le revêtement
est appelé revêtement complexe.
Selon une première variante, la couche métallique est obtenue
par soudure en long du matériau métallique sous forme d'une bande, la
soudure permettant ainsi d'obtenir l'étanchéité.

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Selon une deuxième variante, la couche métallique est obtenue
par soudure hélicoïdale du matériau métallique sous forme d'un ruban,
la soudure permettant ainsi d'obtenir l'étanchéité.
Que ce soit dans la première ou dans la deuxième variante, le
5 soudage de la bande métallique ou du ruban métallique peut s'effectuer
par des techniques bien connues de l'homme du métier, à savoir par
soudure laser ou par soudure à l'arc électrique sous gaz protecteur
(TIG pour l'anglicisme Tungsten Inert Gas ou bien MIG pour
l'anglisicrne Metal Inert Gas ).
Dans ces deux variantes, la très faible épaisseur du revêtement
étanche (i.e. au plus 3000 prn) permet avantageusement de facilité
l'enroulement du matériau métallique autour du ou des éléments
composites de renforcement préalablement au soudage.
En outre, le faible apport d'énergie d'une part, et la limitation de
la zone de chauffe induite par la soudure d'autre part, évitent la
dégradation thermique du ou des éléments composites de
renforcement.
Ces deux variantes sont ainsi plus avantageuses qu'une couche
métallique obtenue par extrusion d'un matériau métallique autour du ou
des éléments composites de renforcement, notamment lorsque
l'extrusion est de type bourrante impliquant ainsi une mise en
contact directe entre le matériau extrudé avec le ou les éléments
composites de renforcement. En effet, l'extrusion d'un matériau
métallique nécessite des températures de mise en oeuvre très élevées
pouvant endommager lesdits éléments composites.
Selon une autre particularité de l'invention, le revêtement dit
métallique , ou couche métallique, est annelé, ou corrugué, afin
d'obtenir notamment une meilleure flexibilité dudit revêtement. En
d'autres termes, le revêtement métallique étanche présente sur sa
surface extérieure des ondulations parallèles, ou hélicoïdales.

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Selon une caractéristique du revêtement métallique étanche de
l'invention, le matériau métallique est un métal ou un alliage de
métaux, et peut être plus particulièrement choisi parmi l'acier, les
alliages d'acier, l'aluminium, les alliages d'aluminium, le cuivre, et les
alliages de cuivre.
Dans un deuxième mode de réalisation, le revêtement étanche
comporte au moins une couche polyrnérique obtenue par traitement
thermique d'un matériau polyrnérique, le traitement thermique
permettant d'obtenir l'étanchéité du revêtement.
Plus particulièrement, la couche polyrnérique est obtenue par
ramollissement du matériau polyrnérique.
On entend par ramollissement une température apte à
rendre malléable le matériau polymère, ou température de
ramollissement, afin de le rendre étanche. Par exemple, pour un
thermoplastique cristallin ou serni-cristallin, la température de
ramollissement est une température supérieure à la température de
fusion du matériau polyrnérique.
Le matériau polyrnérique peut être choisi parmi un polyirnide, un
polytétrafluoroéthylène (PTFE), un polymère d'éthylène fluoré (FEP), et
un polyoxyrnéthylène (POM), ou un de leurs mélanges.
A titre d'exemple, on peut utiliser un ruban de FEP pour entourer
hélicoïdalement le ou les éléments composites avec un taux de
recouvrement non nul. Ce ruban de FEP est ensuite traité
therrniquernent par chauffage à une température d'environ 250 C,
température supérieure à sa température de fusion, pour rendre le
ruban étanche.
Le premier mode de réalisation est toutefois préféré par rapport
au deuxième mode de réalisation. En effet, un revêtement étanche de
type couche métallique assure une meilleure étanchéité et protection
qu'un revêtement étanche de type couche polyrnérique.

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Dans un troisième mode de réalisation, le revêtement étanche
comporte au moins une couche polyrnérique et au moins une couche
métallique obtenues respectivement par traitement thermique d'un
matériau polyrnérique et d'un matériau métallique. En d'autres termes,
ledit revêtement étanche est un revêtement complexe. Les différentes
caractéristiques décrites ci-avant dans le premier mode de réalisation
et/ou dans le deuxième mode de réalisation s'appliquent.
Selon l'invention, le revêtement étanche entourant le ou les
éléments composites peut être sous forme d'un tube.
Le tube est classiquement un cylindre creux dont l'épaisseur est
sensiblement constante le long du tube. Le diamètre interne du tube
peut être identique ou non le long dudit tube.
Cette forme tubulaire permet avantageusement d'améliorer les
caractéristiques mécaniques en rupture du câble électrique en
répartissant de manière uniforme les efforts mécaniques pouvant être
provoqués par la compression des éléments conducteurs et/ou du
revêtement étanche lors de l'installation du câble électrique de type
OHL.
En effet, pour suspendre ce type de câble à un pylône électrique,
des accessoires d'ancrage sont
nécessaires. Ces accessoires
permettent de lier mécaniquement le câble électrique à un pylône
électrique sur lequel il doit être installé. De même pour relier deux
longueurs de câble électrique selon l'invention, des accessoires de
jonction sont utilisés.
La pose de ces accessoires s'effectue par compression de ceux-ci
sur le ou les éléments conducteurs, sur le revêtement étanche et/ou sur
le ou les éléments de renforcement.
Ledit tube peut avoir un diamètre intérieur supérieur ou égal au
diamètre extérieur dans lequel sont inscrits le ou les éléments
composites de renforcement. Dans le cas où ce diamètre inférieur est

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supérieur au diamètre extérieur dans lequel sont inscrits le ou les
éléments composites de renforcement, le tube est notamment un tube
métallique. Ainsi, pour obtenir un diamètre intérieur du tube métallique
sensiblement identique audit diamètre extérieur, l'étape d'obtention du
tube métallique peut être suivie d'une étape destinée à retreindre, ou
en d'autres termes à réduire, le diamètre interne du tube métallique.
Selon une caractéristique du revêtement étanche de l'invention,
l'épaisseur dudit revêtement peut être d'au plus 600 prn, et de
préférence d'au plus 300 prn.
Lorsque le revêtement étanche est du type couche métallique
selon l'invention, l'épaisseur dudit revêtement peut aller
préférentiellement de 150 prn et 250 prn.
Lorsque le revêtement étanche est du type couche polyrnérique
selon l'invention, l'épaisseur dudit revêtement peut aller
préférentiellement de 150 prn et 600 prn.
Par ailleurs, la matrice organique de l'élément composite de
renforcement peut, quant à elle, être choisie parmi une matrice
thermoplastique et une matrice thermodurcissable, ou un de leurs
mélanges. De préférence, la matrice organique est une matrice
thermodurcissable.
A titre d'exemple, la matrice thermodurcissable peut être choisie
parmi les époxy, les vinyles esters, les polyirnides, les polyesters, les
cyanates esters, les phénoliques, les bisrnaléirnides, et les
polyuréthanes, ou un de leurs mélanges.
Le ou les éléments de renforcement de l'élément composite de
renforcement peuvent être choisis parmi les fibres (continues), les
nanofibres, et les nanotubes, ou un de leurs mélanges.
A titre d'exemple, les fibres (continues) peuvent être choisies
parmi les fibres de carbone, de verre, d'aramides (Kevlar), de
céramiques, de titanes, de tungstène, de graphites, de bore, de poly(p-

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pheny1-2,6-benzobisoxazole) (Zylon), de basalte, et d'alumine. Les
nanofibres peuvent être des nanofibres de carbones. Les nanotubes
peuvent être des nanotubes de carbone.
Le ou les éléments de renforcement qui composent l'élément
composite de l'invention peuvent être de même nature ou de nature
différente.
Lesdits éléments de renforcement peuvent ainsi être incorporées
au moins partiellement dans au moins une des matrices organiques
mentionnées ci-avant. Les éléments composites de renforcement
préférés sont des fibres de carbone ou de verre au moins partiellement
noyées dans une matrice thermodurcissable de type résine époxy,
phénolique, bisrnaléinnide ou cyanate ester.
Le ou les éléments de renforcement sont positionnés à l'intérieur
d'une zone délimitée par le revêtement étanche qui les entoure. De
préférence, ladite zone ne comprend pas de fibres optiques. En effet, la
présence de fibres optiques au niveau du ou des éléments composites
de renforcement, ou en d'autres termes dans la zone intérieure
délimitée par le revêtement étanche, ne peut que limiter de façon
dramatique les propriétés de renforcement mécanique du câble
électrique et ne correspond donc pas aux propriétés requises pour les
câbles électriques OHL. D'ailleurs, les fibres optiques sont très sensibles
aux contraintes mécaniques exercées sur elles, et de ce fait ces
contraintes mécaniques doivent être limitées au maximum. Elles ne
peuvent donc pas être considérées comme des éléments composites de
renforcement d'un câble électrique selon l'invention, même lorsqu'elles
sont noyées dans une résine polymère.
Bien entendu, dans des cas spécifiques, le câble électrique de
l'invention peut tout de même comprendre une ou des fibres optiques,
ces fibres optiques étant alors positionnées autour du revêtement
étanche.

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Concernant l'élément conducteur électrique de l'invention qui
entoure le revêtement étanche, il peut être de préférence métallique,
notamment à base d'aluminium, à savoir soit uniquement en
aluminium, soit en alliage d'aluminium tel que par exemple en alliage
5 d'aluminium et de zirconium. L'aluminium ou l'alliage d'aluminium a
l'avantage de présenter un couple conductivité électrique/poids
spécifique optimisé de façon significative, notamment par rapport au
cuivre.
L'élément conducteur de l'invention peut être classiquement un
10 assemblage de fils (ou brins) métalliques dont la section transversale
peut être de forme ronde ou non, ou une combinaison des deux.
Lorsqu'ils ne sont pas de forme ronde, la section transversale de ces fils
peut être par exemple de forme trapézoïdales ou de forme Z. Les
différents types de forme sont définis dans la norme IEC 62219.
Dans un mode de réalisation particulier, le câble électrique peut
comprendre en outre un gaz neutre, comme par exemple l'argon, entre
le revêtement étanche et le ou les éléments composites de
renforcement. Ce gaz neutre permet de réduire au minimum la quantité
d'oxygène en contact avec le ou les éléments composites de
renforcement.
Dans un mode de réalisation particulier, le câble électrique peut
comprendre en outre une couche électriquement isolante positionnée
entre le revêtement étanche, et le ou les éléments composites de
renforcement. Cette couche peut être une couche en un matériau
polymère thermorésistant, comme par exemple en
polyétheréthercétone (PEEK). Elle peut entourer notamment au moins
un des éléments composites, chaque élément composite, ou l'ensemble
formé par le ou les (tous les) éléments composites.
Cette couche électriquement isolante permet avantageusement
d'éviter l'apparition de courant galvanique entre l'élément composite de

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renforcement et le revêtement étanche lorsque ce dernier est
métallique.
On utilisera de préférence une couche électriquement isolante
entourant l'ensemble formé par le ou les éléments composites de
renforcement, cette unique couche électriquement isolante étant
suffisante pour éviter l'apparition de courant galvanique. En outre,
l'utilisation de cette couche entourant tous les éléments composites de
renforcement permet avantageusement de faciliter la mise en oeuvre de
ladite couche tout en ayant un gain de matière.
Par ailleurs, le câble électrique de l'invention ne comprend pas
nécessairement une couche adhésive positionnée entre le ou les
éléments composites de renforcement et l'élément conducteur.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, le câble
électrique de l'invention ne comprend pas de couche extérieure
entourant le ou les éléments conducteurs, cette couche extérieure
pouvant typiquement être une couche électriquement isolante ou une
gaine de protection.
Le ou les éléments conducteurs peuvent donc être considérés
comme le ou les éléments les plus à l'extérieur du câble électrique de
l'invention. De ce fait, le ou les éléments conducteurs sont alors en
contact direct avec leur environnement extérieur (e.g. l'air ambiant).
Cette absence de couche extérieure autour du ou des éléments
conducteurs présente l'avantage de garantir un câble électrique avec
une tension de pose la plus faible possible, cette tension de pose étant
proportionnelle au poids du câble électrique. En d'autres termes,
l'intérêt est d'avoir un câble électrique de type OHL présentant un effort
mécanique le plus faible possible, cet effort mécanique étant exercé par
le câble sur les deux pylônes entre lesquels il est suspendu.
Par conséquent, la portée du câble électrique entre deux pylônes
électriques peut aller jusqu'à 500 m, voire même jusqu'à 2000 m.

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D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
apparaîtront à la lumière des exemples qui vont suivre en référence aux
figures annotées, lesdits exemples et figures étant donnés à titre
illustratif et nullement limitatif.
La figure 1 représente de manière schématique et en perspective
un câble électrique conforme à la présente invention.
La figure 2 représente de manière schématique et en perspective
le câble électrique de la figure 1, additionné d'une couche
électriquement isolante conforme à l'invention.
Pour des raisons de clarté, seuls les éléments essentiels pour la
compréhension de l'invention ont été représentés de manière
schématique, et ceci sans respect de l'échelle.
Le câble électrique 10, illustré sur la figure 1, correspond à un
câble de transmission électrique à haute tension du type OHL.
Ce câble 10 comprend un élément composite 1 de renforcement
central et, successivement et coaxialernent autour de cet élément
composite 1, un tube métallique 2 en aluminium, et un élément
conducteur électrique 3. L'élément conducteur 3 est directement en
contact avec le tube métallique 2, et ce dernier est directement en
contact avec l'élément composite 1 de renforcement.
L'élément composite 1 de renforcement comprend une pluralité
de brins de fibre de carbone enrobés dans une matrice
thermodurcissable de type époxy.
L'élément conducteur 3 est dans cet exemple un assemblage de
brins en alliage d'aluminium et de zirconium dont la section transversale
de chaque brin est de forme trapézoïdale, ces brins étant torsadés entre
eux. Ledit élément conducteur n'est donc aucunement étanche à
l'environnement extérieur, et les brins qui le constituent s'écartent
d'ailleurs sous l'effet de la chaleur du fait de la dilation thermique de
l'élément conducteur.

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Le tube métallique 2 peut être obtenu à partir d'une bande de
métal transformée en tube avec une fente longitudinale par un outil de
formage. Puis, la fente longitudinale est soudée, notamment à l'aide
d'un dispositif de soudage au laser ou d'un dispositif de soudage à l'arc
électrique sous gaz protecteur, après mise en contact et maintient des
bords de soudure de ladite bande. Lors de l'étape de soudage, l'élément
composite de renforcement peut se trouver à l'intérieur de la bande de
métal transformée en tube. Le diamètre du tube formé est ensuite
rétreint (diminution de la section transversale du tube) autour de
l'élément composite de renforcement par des techniques bien connues
de l'homme du métier.
Comme indiqué précédemment, d'autres modes de réalisation de
ce tube métallique sont possibles. Le tube métallique 2 peut être obtenu
à partir d'un ruban de métal enroulé hélicoïdalernent autour de
l'élément composite de renforcement ou d'un substitut. Puis la fente
hélicoïdale de ce ruban métallique est soudée, notamment à l'aide d'un
dispositif de soudage au laser ou d'un dispositif de soudage à l'arc
électrique sous gaz protecteur, après mise en contact et maintient des
bords de soudure dudit ruban. L'étape de rétreint mentionnée ci-avant
est également envisageable.
Le câble de la figure 1 ne comporte pas en outre de gaine
extérieure : l'élément conducteur 3 est ainsi laisser directement au
contact de son environnement extérieur (i.e. l'air ambiant). En
configuration opérationnelle du câble (i.e. une fois le câble suspendu
entre deux pylônes électriques), l'absence de gaine extérieure permet
avantageusement d'augmenter la portée dudit câble entre deux pylônes
électriques.
La figure 2 représente un câble électrique 20 selon la présente
invention, qui est identique au câble électrique 10 de la figure 1,
excepté le fait que le câble 20 comprend en outre une unique couche

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WO 2010/089500 PCT/FR2010/050159
14
électriquement isolante 4 entourant l'élément composite de
renforcement (i.e. tous les éléments composites de renforcement).
Cette couche électriquement isolante 4 est positionnée entre le tube
métallique 2 et l'élément composite 1 de renforcement. Le câble 20 ne
comprend également pas de gaine extérieure autour de l'élément
conducteur 3.
Exemple
Afin de montrer les avantages du câble électrique selon
l'invention, des tests comparatifs de vieillissement et de porosité ont été
réalisés sur des échantillons de câbles électriques.
Un premier câble électrique, câble fi , est réalisé comme suit.
Un élément composite de renforcement comprenant un ensemble de
fibres de carbone noyées dans une matrice thermodurcissable de type
résine époxy est revêtu d'une couche électriquement isolante de PEEK
puis d'une couche d'aluminium étanche. La couche d'aluminium étanche
a été réalisée à l'aide d'une bande d'aluminium soudée sur sa longueur
afin de créer un tube autour de l'élément composite de renforcement.
Puis ce tube en aluminium a été retreint autour dudit élément
composite pour former ladite couche d'aluminium étanche.
Un deuxième câble électrique, câble Cl , correspond au câble
Il sans qu'il ne comprenne la couche d'aluminium étanche.
Le test de vieillissement est réalisé respectivement sur les
câbles fi et Cl. Ce test de vieillissement consiste à laisser vieillir les
câbles fi et Cl dans des étuves à différentes températures. Les
échantillons de câbles mesurent entre 65 cm et 85 cm environ.
Afin d'éviter la propagation d'oxygène entre la couche
d'aluminium étanche et l'élément composite de renforcement, les deux

CA 02749829 2011-07-14
WO 2010/089500 PCT/FR2010/050159
extrémités de l'échantillon de câble il sont revêtues de capots
métalliques fixés à l'aide de Ruban Kapton et de ruban Teflon afin
d'assurer l'étanchéité aux extrémités dudit échantillon.
Ces échantillons sont ensuite vieillis en isotherme à différentes
5 températures (160, 180, 200 et 220 C) pendant des durées variables
(10, 18, 32, 60, 180 et 600 jours).
Les échantillons vieillis sont pesés afin de suivre la perte de
masse associée à la dégradation de la matrice thermodurcissable. Une
mesure de porosité de la matrice thermodurcissable est également
10 réalisée.
Sur les échantillons vieillis, trois morceaux de 2 cm environ sont
coupés : un morceau de chaque coté des extrémités à environ 2-3crn
du bord et un morceau au centre de l'échantillon de câble.
Les morceaux sont ensuite insérés dans une résine pour faciliter
15 le processus de polissage, puis poli afin d'obtenir une surface bien
plane.
Cette surface est ensuite observée au microscope optique,
photographiée et analysée à l'aide d'un logiciel d'analyse d'image
permettant de mesurer la surface des pores par rapport à la surface de
l'échantillon. On en déduit ainsi le taux de porosité de l'échantillon.
Au vu des résultats obtenus, le câble électrique selon l'invention
présente une amélioration significative des propriétés de vieillissement
liées à la présence du revêtement métallique étanche.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Administrative Status

Title Date
Forecasted Issue Date 2017-06-20
(86) PCT Filing Date 2010-02-01
(87) PCT Publication Date 2010-08-12
(85) National Entry 2011-07-14
Examination Requested 2014-11-04
(45) Issued 2017-06-20

Abandonment History

There is no abandonment history.

Maintenance Fee

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Note : If the full payment has not been received on or before the date indicated, a further fee may be required which may be one of the following

  • the reinstatement fee;
  • the late payment fee; or
  • additional fee to reverse deemed expiry.

Patent fees are adjusted on the 1st of January every year. The amounts above are the current amounts if received by December 31 of the current year.
Please refer to the CIPO Patent Fees web page to see all current fee amounts.

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Application Fee $400.00 2011-07-14
Maintenance Fee - Application - New Act 2 2012-02-01 $100.00 2012-01-24
Registration of a document - section 124 $100.00 2012-10-02
Maintenance Fee - Application - New Act 3 2013-02-01 $100.00 2013-01-23
Maintenance Fee - Application - New Act 4 2014-02-03 $100.00 2014-01-23
Request for Examination $800.00 2014-11-04
Maintenance Fee - Application - New Act 5 2015-02-02 $200.00 2015-01-22
Maintenance Fee - Application - New Act 6 2016-02-01 $200.00 2016-01-22
Maintenance Fee - Application - New Act 7 2017-02-01 $200.00 2017-01-19
Final Fee $300.00 2017-04-20
Maintenance Fee - Patent - New Act 8 2018-02-01 $200.00 2018-01-22
Maintenance Fee - Patent - New Act 9 2019-02-01 $200.00 2019-01-23
Maintenance Fee - Patent - New Act 10 2020-02-03 $250.00 2020-01-20
Maintenance Fee - Patent - New Act 11 2021-02-01 $250.00 2020-12-28
Maintenance Fee - Patent - New Act 12 2022-02-01 $254.49 2022-01-24
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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Abstract 2011-07-14 2 99
Claims 2011-07-14 3 88
Drawings 2011-07-14 2 75
Description 2011-07-14 15 635
Representative Drawing 2011-07-14 1 34
Cover Page 2011-09-15 2 55
Claims 2016-06-21 3 84
Description 2016-06-21 15 632
Description 2016-09-07 15 637
Claims 2016-09-07 3 84
Representative Drawing 2017-05-19 1 26
Cover Page 2017-05-19 1 58
PCT 2011-07-14 7 219
Assignment 2011-07-14 6 139
Correspondence 2011-09-02 1 72
Correspondence 2011-10-04 1 46
Assignment 2012-10-02 6 129
Prosecution-Amendment 2014-11-04 2 64
Examiner Requisition 2016-02-25 5 266
Protest-Prior Art 2016-03-10 90 4,250
Amendment 2016-06-21 7 253
Examiner Requisition 2016-07-15 4 270
Amendment 2016-09-07 8 248
Final Fee 2017-04-20 2 63