Corrosion et pratiques de protection des disjoncteurs haute tension

Les interrupteurs-sectionneurs haute tension sont extrêmement répandus, et c'est pourquoi une grande attention est portée aux problèmes potentiels pouvant survenir avec eux. Parmi divers défauts, la corrosion des interrupteurs-sectionneurs haute tension constitue un enjeu majeur. Dans ce contexte, cet article analyse la composition des interrupteurs-sectionneurs haute tension, les types de corrosion ainsi que les pannes causées par la corrosion. Il examine également les causes de la corrosion des sectionneurs et étudie les fondements théoriques et les techniques pratiques de protection contre la corrosion.

1. Interrupteur-sectionneur haute tension et analyse de la corrosion
1.1 Composition structurelle des interrupteurs-sectionneurs haute tension
Un interrupteur-sectionneur haute tension se compose de cinq parties : base de support, partie conductrice, isolateur, mécanisme de transmission et mécanisme d'actionnement. La base de support forme la structure fondamentale du sectionneur, servant à supporter et fixer tous les autres composants en un ensemble intégré. La partie conductrice assure une conduction efficace du courant dans le circuit. Les isolateurs fournissent une isolation électrique entre les parties sous tension et les parties mises à la terre. Le mécanisme de transmission fonctionne à travers l'isolateur pour transmettre le mouvement aux contacts, permettant les opérations d'ouverture et de fermeture du sectionneur.

Pour garantir la sécurité, les sectionneurs doivent présenter un écart ouvert clairement visible, et une isolation fiable doit exister entre tous les points d'interruption. Les sectionneurs extérieurs doivent pouvoir effectuer de manière fiable les opérations d'ouverture et de fermeture dans diverses conditions environnementales telles que le vent, la pluie, la neige, la poussière et la pollution atmosphérique. En outre, un verrouillage mécanique fiable doit être installé entre le sectionneur et l’interrupteur de mise à la terre afin de s'assurer que les opérateurs respectent les séquences d'exploitation sécuritaires.

Par exemple, les interrupteurs-sectionneurs haute tension n'exigent pas une opération à grande vitesse lors de l'ouverture ou de la fermeture, ils peuvent donc être entraînés directement par un moteur. En revanche, les disjoncteurs (haute ou basse tension) sont conçus pour connecter ou déconnecter des circuits sous charge et doivent fonctionner rapidement — une ouverture ou fermeture lente ou progressive provoquerait un arc électrique. Par conséquent, les disjoncteurs utilisent des moteurs à accumulation d'énergie couplés à des ressorts pour stocker de l'énergie cinétique, qui est libérée instantanément lorsque nécessaire.

1.2 Classification de la corrosion des sectionneurs
Selon les rapports, la corrosion des interrupteurs-sectionneurs haute tension est généralement influencée par la température et l'humidité, les polluants atmosphériques et la poussière, les propriétés matérielles des composants et les procédés de fabrication. Les métaux réagissent avec l'eau et l'oxygène présents dans l'atmosphère, et des températures élevées ou de grandes variations thermiques quotidiennes accélèrent cette réaction. Une humidité et une température élevées aggravent considérablement la corrosion des métaux, rendant la corrosion particulièrement sévère dans ces régions.

Les polluants atmosphériques contiennent des substances hautement corrosives qui, combinées à l'humidité sur les surfaces métalliques, forment des électrolytes acides, accélérant ainsi la corrosion électrochimique. Avec le développement rapide des industries énergivores en Chine, la pollution atmosphérique s'est aggravée, les pluies acides sont devenues plus sévères et les niveaux de polluants ont augmenté, créant un cercle vicieux qui intensifie la corrosion des composants métalliques.

Le matériau lui-même constitue un autre facteur majeur influençant la corrosion. Certains métaux sont résistants à la corrosion, tandis que d'autres sont sensibles à la corrosion induite par l'humidité ; par conséquent, le choix du matériau détermine directement la vulnérabilité à la corrosion. Pendant la fabrication, une pression ou une chaleur inégale peut provoquer des potentiels électrodes non uniformes, accélérant davantage la corrosion. Par exemple, les poutres de base des sectionneurs sont souvent fabriquées par galvanisation à chaud, mais la rouille de ces poutres est fréquente — liée à la fois aux conditions environnementales d'exploitation et à la qualité de fabrication en usine.

Des composants de mauvaise qualité peuvent subir des réactions électrochimiques lorsqu'ils sont exposés à la pluie acide ou aux brouillards salins pendant leur fonctionnement, devenant cassants et se fissurant sous contrainte externe, pouvant potentiellement conduire à une rupture complète.

1.3 Pannes causées par la corrosion des composants du sectionneur
Du point de vue mineur, la corrosion affecte d'abord l'apparence du produit. La rouille sévère est le problème le plus fréquemment signalé par les utilisateurs, car une apparence tachée de rouille crée une impression psychologique d'insécurité. De plus, la corrosion peut provoquer une déformation dimensionnelle ou une réduction de l'épaisseur des composants métalliques, entraînant des dommages ou des ruptures.

Les pièces rotatives et les chaînes de transmission peuvent connaître des blocages ; tout obstacle dans le mécanisme peut entraîner un grippage complet de l'appareil, le rendant inopérable dans des cas graves, voire provoquant des ruptures de liaison.

La corrosion augmente également dans une certaine mesure la résistance de contact. Une résistance de contact plus élevée provoque un échauffement au niveau des points de contact, ce qui accélère davantage l'oxydation du métal et augmente le risque de défaillance de conduction électrique. Un fonctionnement prolongé sous tension dans ces conditions peut entraîner une brûlure sévère du circuit de l'interrupteur-sectionneur haute tension, pouvant potentiellement provoquer des accidents électriques aux conséquences irréversibles.

2. Analyse théorique et pratique des interrupteurs-sectionneurs haute tension
2.1 Analyse de la corrosion des composants
Étant donné que les composants principaux des sectionneurs sont métalliques, les causes de la corrosion des sectionneurs peuvent largement être comprises comme étant les causes de la corrosion des métaux. La corrosion des métaux est influencée par des facteurs internes et externes.

Théoriquement, la température et l'humidité ambiantes affectent la vitesse de corrosion chimique des métaux. En outre, la composition des solutions en contact avec la surface métallique et la valeur de pH de ces solutions jouent des rôles critiques. Ces facteurs sont principalement liés aux contaminants et aux particules PM2,5 adhérant à la surface métallique depuis l'atmosphère.

Les facteurs internes comprennent les propriétés physico-chimiques et la microstructure du matériau métallique lui-même. Si un composant est fabriqué à partir d'un matériau susceptible de corroder, il faut prendre des précautions supplémentaires lors de l'installation et du placement du disjoncteur, y compris le choix soigneux de son emplacement. Les métaux réactifs perdent facilement des électrons, ce qui entraîne une perte de matériel ou une corrosion galvanique. Ainsi, la corrosion des disjoncteurs haute tension est inévitable - elle ne peut être atténuée que par des mesures de protection maximales.

Par exemple, les connexions des deux côtés du disjoncteur haute tension doivent être sûres et fiables pour éviter la corrosion du composant. Les connexions entre les parties métalliques sont fondamentales et critiques et nécessitent une attention particulière.

2.2 Approches théoriques de protection
Sur le plan interne, la sélection de matériaux ayant une résistance supérieure à la corrosion pour les composants métalliques - tout en répondant aux autres exigences de performance - fournit une protection fondamentale contre la corrosion.

Sur le plan externe, des conceptions imperméables et limitant l'exposition devraient être mises en œuvre pour minimiser le contact entre les parties métalliques et l'air humide ou d'autres facteurs défavorables, évitant ainsi des problèmes comme l'accumulation d'eau et l'exposition excessive à l'atmosphère.

Pour le disjoncteur dans son ensemble, des mesures de scellement et de protection devraient être appliquées aux paliers de rotation et de transmission pour prévenir l'obstruction causée par les conditions météorologiques ou l'intrusion d'eau. Des revêtements protecteurs fiables devraient être appliqués aux surfaces ; différents revêtements devraient être sélectionnés en fonction du type de métal, de la fonction du composant et de l'environnement d'application, en privilégiant toujours la sécurité, l'efficacité opérationnelle et la viabilité économique.

Les substances conductrices appliquées à l'extérieur des disjoncteurs doivent respecter les spécifications des composants pour éviter une augmentation de la résistance. Lorsque la corrosion globale devient sévère, l'unité doit être démontée pour maintenance : nettoyer les surfaces de contact, ajuster les boulons et réparer ou remplacer les pièces endommagées.

Les stratégies de protection théoriques fournissent une base solide pour la prévention pratique de la corrosion, la théorie et la pratique étant étroitement liées et se renforçant mutuellement de manière progressive.

2.3 Techniques pratiques de protection contre la corrosion
Normalement, le contact fixe est connecté à la source d'alimentation, et le contact mobile à la charge. Cependant, pour les disjoncteurs installés dans des armoires de réception avec alimentation par câble, la source d'alimentation est connectée au côté du contact mobile - une configuration couramment appelée "alimentation inverse".

Lors de la maintenance régulière, des inspections générales doivent être effectuées régulièrement. Cela constitue des réparations mineures ou occasionnelles, généralement mises en œuvre selon les principes de gestion dynamique et de maintenance routinière, avec des réparations ciblées programmées pour les défauts ou les pannes identifiées.

Lors des grandes révisions, une maintenance basée sur le démontage est effectuée, impliquant une inspection complète de l'équipement avec une attention particulière portée aux parties métalliques sujettes à la corrosion. Les composants endommagés sont soit remplacés, soit réparés en utilisant des techniques appropriées.

Les mécanismes internes doivent être inspectés et nettoyés périodiquement. Les leviers et autres liaisons de transmission doivent être nettoyés, polis et lubrifiés. Des revêtements protecteurs doivent être reappliqués aux surfaces externes corrodées, et des dispositifs de lubrification et de protection supplémentaires doivent être installés aux paliers.

Ces procédures de maintenance clés doivent strictement suivre les spécifications techniques et les directives du fabricant pour s'assurer que l'équipement retrouve ses performances techniques initiales après l'entretien. Sur la base des causes de corrosion discutées dans cet article, des inspections régulières doivent être effectuées sur les zones vulnérables, avec des grandes révisions réalisées à intervalles définis.

3.Conclusion
Les disjoncteurs haute tension jouent un rôle significatif dans la vie quotidienne en résolvant les problèmes de commutation de circuits. Cependant, la corrosion de ces disjoncteurs peut conduire à des conséquences graves. Par conséquent, des mesures de protection doivent être élaborées par la recherche théorique et la mise en œuvre pratique pour promouvoir l'application sûre et fiable des disjoncteurs haute tension.