Matériau isolant électrique

Définition

Un matériau isolant électrique est défini comme une substance qui limite le passage de l'électricité à travers lui. Dans ces matériaux, les charges électriques ne se déplacent pas librement ; au lieu de cela, ils offrent un chemin fortement résistif, rendant extrêmement difficile le passage du courant électrique. L'une des principales applications des matériaux isolants électriques est dans les lignes de transmission aériennes, où ils sont placés entre les pylônes et les conducteurs. Leur rôle ici est d'empêcher la fuite de courant électrique des conducteurs vers le sol, assurant ainsi une transmission sûre et efficace de l'énergie électrique.

Propriétés des Matériaux Isolants Électriques

Pour un fonctionnement optimal, les matériaux isolants électriques doivent posséder les propriétés clés suivantes :

• Haute Résistance Mécanique : Le matériau doit être suffisamment robuste pour supporter la tension et le poids des conducteurs qu'il soutient. Cela assure l'intégrité structurelle du système électrique et prévient les pannes mécaniques qui pourraient entraîner des interruptions dans la transmission de l'énergie.

• Haute Résistance Diélectrique : Une haute résistance diélectrique permet au matériau de résister à des tensions électriques élevées sans se rompre ou conduire l'électricité, garantissant l'efficacité de l'isolation sous diverses conditions de stress électrique.

• Haute Résistance Électrique : Pour empêcher le courant de fuite de passer des conducteurs au sol, le matériau isolant doit présenter une forte résistivité. Cela minimise les pertes d'énergie et réduit le risque d'accidents électriques.

• Non Poreux et Sans Impuretés : La porosité et les impuretés peuvent compromettre les propriétés isolantes du matériau en fournissant des voies pour l'intrusion d'humidité et la conduction électrique. Une structure non poreuse et sans impuretés assure une fiabilité à long terme et une performance constante.

• Stabilité Thermique : Les propriétés électriques et chimiques du matériau isolant doivent rester inchangées face aux fluctuations de température. C'est crucial pour maintenir l'intégrité de l'isolation dans divers environnements de fonctionnement, allant de conditions extrêmement froides à des conditions de haute température.

Typiquement, les isolateurs électriques sont fabriqués en verre trempé ou en porcelaine de haute qualité à base humide. Les isolateurs en porcelaine sont souvent vernis de couleur marron sur leurs surfaces exposées, bien que des variantes crème soient également utilisées dans certaines applications.

Le verre trempé ou précontraint est devenu un choix populaire pour la construction des isolateurs de ligne. La couche superficielle des isolateurs en verre trempé est sous une forte compression, leur permettant de résister à des contraintes mécaniques et thermiques importantes. Le processus de trempe implique le chauffage du verre au-dessus de sa température de contrainte, suivi d'un refroidissement rapide de sa surface par air, ce qui crée un état de contrainte interne qui renforce sa force et sa durabilité.

Avantages des Isolateurs en Verre Trempé sur les Isolateurs en Porcelaine

• Plus Grande Résistance à la Perforation : Les isolateurs en verre trempé offrent une résistance supérieure à la perforation électrique, réduisant la probabilité de défaillance de l'isolation sous des conditions de haute tension.

• Résistance Mécanique Améliorée : Avec une plus grande résistance mécanique, ces isolateurs sont moins susceptibles de se casser pendant le transport et l'installation, minimisant les coûts de maintenance et les temps d'arrêt.

• Haute Résistance aux Chocs Thermiques : Leur capacité à résister aux changements rapides de température réduit les dommages causés par les flashs de puissance, améliorant la fiabilité globale du système électrique.

• Mode de Défaillance Auto-Indiquant : En cas de dommage dû à des causes électriques ou mécaniques, la goutte extérieure de l'isolateur en verre trempé se brise et tombe au sol. Cependant, la tige et la broche restent assez solides pour soutenir le conducteur, fournissant une indication claire du dommage et assurant la sécurité continue de l'installation électrique.

• Longévité Supérieure : Les isolateurs en verre trempé ont une durée de vie en service significativement plus longue que celle des isolateurs en porcelaine, ce qui en fait un choix plus rentable à long terme.

Bien que les isolateurs en verre trempé présentent de nombreux avantages, ils ont un inconvénient : l'humidité tend à se condenser plus facilement sur leurs surfaces. Cependant, lorsqu'ils sont testés pour leur résistance à la perforation dans l'air à l'aide d'ondes d'impulsion à front raide, leur performance est comparable à celle des isolateurs en porcelaine.

Isolateurs Polymères

Un autre type de matériau isolant électrique est l'isolateur polymère, qui est composé d'une combinaison de fibres de verre et de polymère époxy, contrairement à la porcelaine. Les isolateurs polymères offrent plusieurs avantages distincts :

• Légers : Ils sont environ 70 % plus légers que leurs homologues en porcelaine, ce qui facilite leur manipulation, leur transport et leur installation, en particulier dans les grands projets électriques.

• À Épreuve de Perforation et Haute Résistance Mécanique : Les isolateurs polymères sont très résistants à la perforation électrique et possèdent une excellente résistance mécanique, assurant une performance fiable dans diverses conditions de fonctionnement.

• Résistance Thermique : Leur haute résistance thermique réduit les dommages causés par les flashs, améliorant la sécurité et la longévité du système électrique.

• Performance Supérieure en Tension d'Interférence Radio : Les isolateurs polymères présentent d'excellentes performances en minimisant l'interférence radio, ce qui est crucial pour maintenir l'intégrité des systèmes de communication à proximité des installations électriques.

Réduction de la Corrosion des Matériels : Les propriétés du matériau aident à prévenir la corrosion des matériels associés, réduisant les besoins en maintenance et prolongeant la durée de vie des composants électriques.

Meilleure Performance dans les Atmosphères Polluées : Les isolateurs polymères sont bien adaptés à l'utilisation dans des environnements pollués, car ils sont moins affectés par les contaminants, assurant une performance d'isolation constante même dans des conditions difficiles.