Quels facteurs affectent le vieillissement de l'isolation
Les câbles utilisés depuis longtemps perdent leur qualité d'isolation avec le temps, en d'autres termes, leur isolation vieillit. Cela est dû à un certain nombre de facteurs. En conséquence, certains endroits du câblage sont exposés, ce qui est lourd d'accidents dangereux : des courts-circuits et des étincelles accidentels peuvent provoquer un incendie ou au moins des blessures électriques aux personnes.
Bien sûr, les matériaux d'isolation utilisés aujourd'hui sont plus durables que ceux utilisés auparavant, mais à certains endroits, le câblage électrique n'a pas changé depuis longtemps et le problème du vieillissement de l'isolation demeure. Regardons les facteurs qui affectent le vieillissement de l'isolation.
Le vieillissement de l'isolation est mesuré en unités relatives. Le vieillissement est pris comme unité correspondant à un fonctionnement à la température admise par les normes. Pour les calculs pratiques, une règle connue sous le nom de « règle des huit degrés » est souvent utilisée pour estimer le processus de vieillissement de l'isolant.
Cette règle, bien que n'étant qu'un cas particulier de la loi générale du vieillissement, donne une bonne approximation de la réalité dans la plage de température normalement admise pour l'isolation. À des températures plus élevées, cela se traduit par des données de vieillissement légèrement exagérées, mais reste utile pour les estimations relatives.
La signification de la règle des huit étapes se résume au fait qu'une augmentation de la température tous les 8 ° C entraîne deux fois une usure accélérée (vieillissement) de l'isolant. Cela signifie que si, par exemple, les âmes des fils avec isolation en surcharge auront une élévation de température de 48 ° C au lieu de 40 ° C acceptés dans les normes, alors leur isolation s'usera 2 fois plus vite et à une température de 56 ° C — 4 fois plus rapide.
Les principaux facteurs de vieillissement de l'isolant sont les suivants. La tension de fonctionnement ou de rares surtensions peuvent parfois provoquer des décharges partielles dans l'isolation, entraînant ce que l'on appelle. Vieillissement électrique de l'isolation.
Ceci est suivi d'un vieillissement dû à l'exposition à la chaleur et à l'oxydation. Enfin, l'isolation contre l'humidité est également un facteur de vieillissement assez important à ne pas négliger.
Les facteurs de vieillissement supplémentaires (moins significatifs) sont : les charges mécaniques de nature statique ou vibratoire et l'effet chimiquement destructeur des produits des réactions électrolytiques et des acides organiques.
Vieillissement électrique de l'isolant — accumulation progressive de microfissures dues aux décharges
Les décharges partielles entraînent la destruction progressive de la plupart des types d'isolants : à chaque décharge, seule une partie de son énergie est consacrée à la destruction irréversible des liaisons moléculaires du matériau, à la suite de quoi la destruction se produit lentement mais sûrement.Cela ressemble à des microfissures dans l'isolant.
Le degré de destruction et son échelle sont différents pour différents matériaux. Les diélectriques organiques, sous l'action des décharges partielles, libèrent des composés carbonés conducteurs, ainsi que des gaz : hydrogène, méthane, dioxyde de carbone, acétylène, etc. Lorsque les liaisons moléculaires des diélectriques solides sont rompues, des radicaux se forment.
L'isolation barrière à l'huile et papier-huile modifie les caractéristiques électriques et les propriétés physico-chimiques de chacun de ses composants : carton électrique, huile minérale et vieillissement du papier, la composition d'imprégnation est détruite, la conductivité augmente finalement, les conditions favorables à une destruction nocive sont créé.
Quant au pétrole lui-même, sous de forts champs électriques, les électrons qu'il contient acquièrent suffisamment d'énergie pour détruire les molécules de carbone, ce qui libère de l'hydrogène. Ce processus est particulièrement prononcé dans l'isolation des lignes à haute tension, et différents types d'isolation se caractérisent par leur propre intensité de destruction (qui dépend de la composition de l'isolation).
Il convient de noter ici que la rupture de l'isolation avec la formation d'une fissure ne se produit pas immédiatement en raison d'une surtension à tout moment. Ce processus est lent : des microfissures s'accumulent à chaque fois qu'une nouvelle surtension se produit, et ce n'est qu'à la fin qu'elles ressemblent à de l'isolant endommagé par des fissures.
Vieillissement thermique - réactions chimiques qui détériorent les propriétés de l'isolation
Il est clair que dans des conditions normales à 25°C tous les matériaux isolants se comportent normalement, ils sont inertes à température ambiante.Cependant, le courant circulant dans les câbles chauffe l'isolant jusqu'à 130°C et même plus. Dans de telles circonstances, des réactions chimiques se produisent lentement dans le matériau isolant, détériorant progressivement ses propriétés.
Les diélectriques sont initialement rigides - ils deviennent cassants avec le temps, et toute contrainte mécanique importante sur le câble provoquera des fissures et la destruction de cette isolation. Les diélectriques liquides s'évaporent progressivement, se transformant partiellement en gaz, grâce à quoi la rigidité diélectrique d'une telle isolation diminue avec le temps. C'est aussi un réseau d'isolant vieillissant sous l'action de la chaleur.
L'humidité comme facteur de vieillissement - oxydation qui favorise les fuites
Il n'est pas surprenant que de l'humidité puisse pénétrer sur l'isolant du câble, qu'il s'agisse de condensation formée à la suite de processus thermo-oxydatifs ou simplement d'eau du milieu extérieur, les mêmes précipitations saisonnières.
La résistance d'isolement est réduite par l'action de l'humidité lorsque les ions libres commencent à augmenter le courant de fuite. Les pertes diélectriques augmentent, conduisant finalement à une panne totale. Mais même si aucun dommage ne se produit, l'humidité contribue toujours à la surchauffe de l'isolation et le vieillissement thermique n'est pas retardé.
C'est pourquoi il est si important que l'isolant reste toujours sec, et dans les grandes industries, dans le cadre de cette disposition, la teneur en humidité de l'isolant est constamment surveillée et des mesures sont prises pour réduire au minimum ce facteur de vieillissement.
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