Tests d'isolateurs électriques | Causes de la défaillance des isolateurs

Pour garantir les performances souhaitées d'un isolateur électrique, c'est-à-dire pour éviter une défaillance de l'isolateur, chaque isolateur doit subir plusieurs tests d'isolateur.
Avant de passer au test de l'isolateur, nous allons essayer de comprendre les différentes causes de défaillance de l'isolateur. En effet, le test de l'isolateur assure la qualité de l'isolateur électrique et les chances de défaillance de l'isolation dépendent de la qualité de l'isolateur.

Causes de la défaillance des isolateurs

Il existe différentes causes qui peuvent entraîner la défaillance de l'isolation dans un système de puissance électrique. Examinons-les une par une :

Fissuration de l'isolateur

L'isolateur en porcelaine est principalement composé de trois matériaux différents. Le corps principal en porcelaine, l'assemblage en acier et le ciment pour fixer la partie en acier à la porcelaine. En raison des variations climatiques, ces différents matériaux dans l'isolateur se dilatent et se contractent à des taux différents. Ces dilatations et contractions inégales de la porcelaine, de l'acier et du ciment sont la cause principale de la fissuration de l'isolateur.

Matériau d'isolation défectueux

Si le matériau d'isolation utilisé pour l'isolateur est défectueux à un endroit quelconque, l'isolateur a une forte chance d'être percé à cet endroit.

Porosité des matériaux d'isolation

Si l'isolateur en porcelaine est fabriqué à des températures basses, il deviendra poreux et, pour cette raison, il absorbera l'humidité de l'air, ce qui réduira son isolation et provoquera le passage d'un courant de fuite à travers l'isolateur, ce qui entraînera une défaillance de l'isolateur.

Verrouillage incorrect de la surface de l'isolateur

Si la surface de l'isolateur en porcelaine n'est pas correctement vernie, l'humidité peut s'y accrocher. Cette humidité, associée à la poussière déposée sur la surface de l'isolateur, crée un chemin conducteur. Par conséquent, la distance de flash-over de l'isolateur est réduite. Comme la distance de flash-over est réduite, la probabilité de défaillance de l'isolateur en raison d'un flash-over augmente.

Flash-over à travers l'isolateur

Si un flash-over se produit, l'isolateur peut surchauffer, ce qui peut finalement entraîner sa destruction.

Contraintes mécaniques sur l'isolateur

Si un isolateur présente une partie faible due à un défaut de fabrication, il peut se briser à cet endroit lorsque des contraintes mécaniques sont appliquées par son conducteur. Ce sont les principales causes de défaillance des isolateurs. Maintenant, nous discuterons des différentes procédures de tests d'isolateur pour assurer une chance minimale de défaillance de l'isolation.

Tests d'isolateur

Selon la norme britannique, l'isolateur électrique doit subir les tests suivants :

1. Tests de flash-over de l'isolateur

2. Tests de performance

3. Tests de routine

Examinons-les un par un :

Test de flash-over

Il existe principalement trois types de tests de flash-over effectués sur un isolateur :

Test de flash-over à fréquence de réseau sec de l'isolateur

1. Tout d'abord, l'isolateur à tester est monté de la manière dont il serait utilisé en pratique.

2. Ensuite, les bornes d'une source de tension variable à fréquence de réseau sont connectées aux deux électrodes de l'isolateur.

3. La tension à fréquence de réseau est ensuite appliquée et progressivement augmentée jusqu'à la valeur spécifiée. Cette valeur spécifiée est inférieure à la tension de flash-over minimum.

4. Cette tension est maintenue pendant une minute et on observe qu'il ne doit pas y avoir de flash-over ou de perforation.

L'isolateur doit être capable de supporter la tension spécifiée minimum pendant une minute sans flash-over.

Test de flash-over à fréquence de réseau humide ou test de pluie de l'isolateur

1. Dans ce test également, l'isolateur à tester est monté de la manière dont il serait utilisé en pratique.

2. Ensuite, les bornes d'une source de tension variable à fréquence de réseau sont connectées aux deux électrodes de l'isolateur.

3. Après cela, l'isolateur est aspergé d'eau à un angle de 45o de telle manière que la précipitation ne dépasse pas 5,08 mm par minute. La résistance de l'eau utilisée pour l'asperge doit être comprise entre 9 kΩ et 11 kΩ par cm3 à pression atmosphérique et température normales. De cette façon, nous créons des conditions de pluie artificielle.

4. Maintenant, la tension à fréquence de réseau est appliquée et progressivement augmentée jusqu'à la valeur spécifiée.

5. Cette tension est maintenue pendant une minute ou 30 secondes selon la spécification, et on observe qu'il ne doit pas y avoir de flash-over ou de perforation. L'isolateur doit être capable de supporter la tension à fréquence de réseau spécifiée minimum pendant la période spécifiée sans flash-over dans les conditions d'humidité dites.

Test de tension de flash-over à fréquence de réseau de l'isolateur

1. L'isolateur est maintenu de manière similaire au test précédent.

2. Dans ce test, la tension appliquée est progressivement augmentée de manière similaire aux tests précédents.

3. Mais dans ce cas, la tension à laquelle l'air environnant se rompt est notée.

Test de tension de flash-over à impulsion de l'isolateur

L'isolateur extérieur aérien doit être capable de résister aux surtensions élevées causées par la foudre, etc. Il doit donc être testé contre ces surtensions élevées.

1. L'isolateur est maintenu de manière similaire au test précédent.

2. Ensuite, un générateur de tension d'impulsion très haute fréquence (plusieurs centaines de milliers de Hz) est connecté à l'isolateur.

3. Une telle tension est appliquée à l'isolateur et la tension de flash-over est notée.

4. Le rapport de cette tension notée à la tension mesurée lors du test de flash-over à fréquence de réseau est connu sous le nom de rapport d'impulsion de l'isolateur.

Ce rapport doit être approximativement de 1,4 pour les isolateurs de type broche et de 1,3 pour les isolateurs de type suspension.

Test de performance de l'isolateur

Nous allons maintenant examiner les tests de performance de l'isolateur un par un :

Test de cycle de température de l'isolateur

1. L'isolateur est d'abord chauffé dans l'eau à 70oC pendant une heure.

2. Ensuite, cet isolateur est immédiatement refroidi dans l'eau à 7oC pendant une autre heure.

3. Ce cycle est répété trois fois.

4. Après l'achèvement de ces trois cycles de température, l'isolateur est séché et le vernissage de l'isolateur est soigneusement observé.
   Après ce test, il ne doit pas y avoir de dommage ou de détérioration dans le vernis de la surface de l'isolateur.

Test de tension de perforation de l'isolateur

1. L'isolateur est d'abord suspendu dans un huile isolante.

2. Ensuite, une tension de 1,3 fois la tension de flash-over, est appliquée à l'isolateur.

Un bon isolateur ne doit pas se percer dans ces conditions.

Test de porosité de l'isolateur

1. L'isolateur est d'abord cassé en morceaux.

2. Ensuite, ces morceaux d'isolateur sont immergés dans une solution alcoolique de fuchsine à 0,5 % sous une pression d'environ 140,7 kg/cm2 pendant 24 heures.

3. Après cela, les échantillons sont retirés et examinés.

La présence d'une légère porosité dans le matériau est indiquée par une pénétration profonde du colorant.

Test de résistance mécanique de l'isolateur

L'isolateur est soumis à 2,5 fois la force de travail maximale pendant environ une minute.
L'isolateur doit être capable de supporter cette charge mécanique pendant une minute sans subir de dommage.

Test de routine de l'isolateur

Chaque isolateur doit subir les tests de routine suivants avant d'être recommandé pour une utilisation sur site.

Test de charge de preuve de l'isolateur

Dans le test de charge de preuve de l'isolateur, une charge de 20 % supérieure à la charge de travail maximale spécifiée est appliquée pendant environ une minute à chaque isolateur.

Test de corrosion de l'isolateur