Types de isolateurs utilisés dans les lignes de transmission (aériennes)

Définition des types d'isolateurs

Il existe cinq principaux types d'isolateurs utilisés dans les lignes de transmission : Pin, Suspension, Traction, Stay et Shackle.

• Isolateur Pin

• Isolateur Suspension

• Isolateur Traction

• Isolateur Stay

• Isolateur Shackle

Les isolateurs Pin, Suspension et Traction sont utilisés dans les systèmes de moyenne à haute tension. Les isolateurs Stay et Shackle sont principalement utilisés dans les applications à basse tension.

Isolateur Pin

Les isolateurs Pin sont le premier type d'isolateurs aériens développés et sont encore largement utilisés dans les réseaux électriques jusqu'à 33 kV. Ils peuvent être fabriqués en une, deux ou trois parties en fonction de la tension.

Dans un système de 11 kV, nous utilisons généralement un isolateur monopartite, fabriqué à partir d'une seule pièce de porcelaine ou de verre façonné.

Comme le chemin de fuite d'un isolateur est le long de sa surface, augmenter la longueur verticale de la surface aide à allonger le chemin de fuite. Nous fournissons un, deux ou plus de rainures ou jupettes sur le corps de l'isolateur pour obtenir un long chemin de fuite.

En outre, les rainures ou jupettes sur un isolateur servent un autre but. Nous concevons ces rainures ou jupettes de telle manière que, pendant la pluie, la surface extérieure de la rainure devient mouillée mais la surface intérieure reste sèche et non conductrice. Ainsi, il y aura des discontinuités du chemin conducteur à travers la surface humide de l'isolateur Pin.

Dans les systèmes de tension plus élevée, comme 33 kV et 66 kV, la fabrication d'un isolateur Pin en porcelaine monopartite devient plus difficile. Plus la tension est élevée, plus l'isolateur doit être épais pour fournir une isolation suffisante. Un isolateur en porcelaine monopartite très épais n'est pas pratique à fabriquer.

Dans ce cas, nous utilisons un isolateur Pin multiparti, où plusieurs coques en porcelaine bien conçues sont fixées ensemble par du ciment Portland pour former une unité d'isolateur complète. Nous utilisons généralement des isolateurs Pin bipartites pour les systèmes de 33 kV, et des isolateurs Pin tripartites pour les systèmes de 66 kV.

Considérations de conception de l'isolateur électrique

Le conducteur sous tension est attaché au sommet de l'isolateur Pin, qui transporte le potentiel sous tension. Le bas de l'isolateur est fixé à la structure de support à potentiel de terre. L'isolateur doit résister aux contraintes de potentiel entre le conducteur et la terre. La distance la plus courte entre le conducteur et la terre, entourant le corps de l'isolateur, le long de laquelle une décharge électrique peut se produire à travers l'air, est appelée distance de flashover.

Lorsque l'isolateur est mouillé, sa surface extérieure devient presque conductrice. Par conséquent, la distance de flashover de l'isolateur est réduite. La conception d'un isolateur électrique doit être telle que la réduction de la distance de flashover soit minimale lorsque l'isolateur est mouillé. C'est pourquoi la jupette supérieure d'un isolateur Pin a une forme en ombrelle pour protéger le reste de la partie inférieure de l'isolateur de la pluie. La surface supérieure de la jupette supérieure est inclinée aussi peu que possible pour maintenir la tension de flashover maximale pendant la pluie.

Les rainures sont conçues de telle manière qu'elles ne perturbent pas la distribution de la tension. Elles sont conçues de telle sorte que leur surface sous-jacente soit perpendiculaire aux lignes de force électromagnétiques.

Isolateur Poste

Les isolateurs Poste sont similaires aux isolateurs Pin, mais les isolateurs Poste sont plus adaptés aux applications de tension plus élevée.

Les isolateurs Poste ont un nombre plus élevé de jupettes et une hauteur plus grande par rapport aux isolateurs Pin. On peut monter ce type d'isolateur sur la structure de support horizontalement ainsi que verticalement. L'isolateur est fabriqué en une seule pièce de porcelaine et dispose d'un dispositif de serrage à la fois en haut et en bas pour le fixer.

Les principales différences entre l'isolateur Pin et l'isolateur Poste sont :

Isolateur Suspension

Pour des tensions supérieures à 33 kV, il devient économiquement inavantageux d'utiliser des isolateurs Pin car la taille et le poids de l'isolateur augmentent. La manipulation et le remplacement d'un isolateur monobloc de grande taille sont des tâches assez difficiles. Pour surmonter ces difficultés, l'isolateur Suspension a été développé.

Dans l'isolateur Suspension, un certain nombre d'isolateurs sont connectés en série pour former une chaîne, et le conducteur de ligne est porté par l'isolateur le plus bas. Chaque isolateur d'une chaîne de suspension est appelé isolateur disque en raison de sa forme disque.

Avantages de l'isolateur Suspension

• Chaque disque de suspension est conçu pour une tension nominale de 11 kV (tension nominale supérieure de 15 kV), donc en utilisant différents nombres de disques, une chaîne de suspension peut être rendue adaptée à tout niveau de tension.

• Si l'un des disques d'isolateur dans une chaîne de suspension est endommagé, il peut être remplacé beaucoup plus facilement.

• Les contraintes mécaniques sur l'isolateur de suspension sont moindres puisque la ligne est suspendue sur une chaîne de suspension flexible.

• Comme les conducteurs sous tension sont suspendus à la structure de support par une chaîne de suspension, la hauteur de la position des conducteurs est toujours inférieure à la hauteur totale de la structure de support. Par conséquent, les conducteurs peuvent être protégés contre la foudre.

Inconvénients de l'isolateur Suspension

• La chaîne d'isolateurs Suspension est plus coûteuse que les isolateurs Pin et Poste.

• La chaîne de suspension nécessite une hauteur de structure de support plus grande que celle pour les isolateurs Pin ou Poste pour maintenir la même distance au sol du conducteur.

• L'amplitude du balancement libre des conducteurs est plus grande dans le système d'isolateurs Suspension, il faut donc prévoir plus d'espace entre les conducteurs.

Isolateur Traction

Une chaîne de suspension utilisée pour gérer des charges de traction importantes est appelée isolateur Traction. Il est utilisé là où il y a une fin morte ou un angle vif dans la ligne de transmission, nécessitant que la ligne supporte une charge de traction importante. Un isolateur Traction doit avoir une résistance mécanique considérable ainsi que les propriétés d'isolation électrique nécessaires.

Isolateur Stay

Pour les lignes de basse tension, les stays doivent être isolés du sol à une certaine hauteur. L'isolateur utilisé dans le stay est appelé isolateur Stay et est généralement en porcelaine, conçu de telle manière que, en cas de rupture de l'isolateur, le guy-wire ne tombera pas au sol.

Isolateur Shackle

L'isolateur Shackle (également connu sous le nom d'isolateur bobine) est généralement utilisé dans les réseaux de distribution à basse tension. Il peut être utilisé dans les positions horizontales ou verticales. L'utilisation de cet isolateur a diminué récemment avec l'augmentation de l'utilisation de câbles souterrains pour la distribution.

Le trou conique de l'isolateur bobine répartit la charge de manière plus uniforme et minimise la possibilité de rupture lorsqu'il est fortement chargé. Le conducteur dans l'encoche de l'isolateur Shackle est fixé à l'aide d'un fil de liaison souple.