Pannes courantes des isolateurs et mesures préventives

Les isolateurs sont des composants d'isolation spécialisés qui servent à la fois de support pour les conducteurs et de prévention de la mise à la terre du courant dans les lignes de transmission aériennes. Ils sont installés aux points de connexion entre les poteaux/tours et les conducteurs, ainsi qu'entre les structures de postes électriques et les lignes de transport. En fonction des matériaux diélectriques utilisés, les isolateurs se divisent en trois catégories : porcelaine, verre et composite. L'analyse des défaillances courantes des isolateurs et des stratégies de maintenance vise à prévenir les échecs d'isolation causés par les variations environnementales et les charges électriques, qui génèrent des contraintes électromécaniques compromettant la performance et la durée de vie des lignes électriques.

​Analyse des Défaillances​

Les isolateurs, constamment exposés à l'atmosphère, sont vulnérables à divers types de défaillances dues aux coups de foudre, à la contamination, à l'interférence des oiseaux, à la glace/neige, aux températures extrêmes et aux différences d'altitude.
• ​Coups de Foudre:​​ Les corridors de transmission traversent souvent des collines, des montagnes, des zones ouvertes ou des zones industrielles polluées, où les lignes sont sujettes à des perforations ou des explosions d'isolateurs induites par la foudre.
• ​Interférence des Oiseaux:​​ Les recherches indiquent qu'une part significative des incidents de flashover est due à l'activité des oiseaux. Les isolateurs composites sont plus susceptibles de subir des flashovers liés aux oiseaux que les types en porcelaine ou en verre. Ces incidents se produisent principalement sur les lignes de transmission de 110 kV et supérieures ; les réseaux de distribution urbains (≤35 kV) connaissent moins de cas en raison de populations d'oiseaux plus faibles, de niveaux de tension réduits, de plus petits espaces d'air pour la rupture et de la prévention efficace par les sheds d'isolateur sans anneaux de gradation.
• ​Défaillance des Anneaux de Gradation:​​ La concentration élevée du champ électrique près des fixations d'isolateur nécessite l'utilisation d'anneaux de gradation sur les systèmes de 220 kV et plus. Cependant, ces anneaux réduisent la distance de clairance, abaissant la tension de tenue. Pendant les conditions météorologiques sévères, une faible tension d'apparition de corona aux boulons de montage des anneaux peut induire un décharge de corona, compromettant la sécurité de la chaîne.
• ​Flashovers de Contamination:​​ Les polluants conducteurs s'accumulent sur les surfaces des isolateurs. Dans des conditions humides, cette contamination réduit considérablement la résistance à l'isolation, entraînant des flashovers pendant le fonctionnement normal.
• ​Causes Inconnues:​​ De nombreux flashovers n'ont pas d'explication claire, par exemple, des isolateurs en porcelaine à résistance zéro, des isolateurs en verre brisés, ou des déclenchements d'isolateurs composites. Malgré les inspections, les causes restent indéterminées. Ces incidents partagent généralement des caractéristiques : ils se produisent la nuit (surtout pendant la pluie) et permettent souvent un reclenchement automatique après le défaut.

​Mesures Préventives​

• ​Protection contre la Foudre:​​ Traiter les causes racines (distance d'arc sec courte, anneaux de gradation à un seul point, résistance de mise à la terre excessive) en installant des isolateurs composites allongés, des doubles anneaux de gradation et en améliorant la mise à la terre des tours.
  • ​Prévention des Dommages Causés par les Oiseaux:​​ Déployer des filets anti-oiseaux, des pics anti-oiseaux ou des couvercles protecteurs sur les sections de ligne à haut risque.
  • ​Atténuation des Anneaux de Gradation:​​ Utiliser des isolateurs avec des sheds de taille égale répondant aux exigences techniques d'espacement. Augmenter la distance de rampe là où nécessaire pour réduire les flashovers de glace/neige. Effectuer des inspections régulières et des tests aléatoires (résistance mécanique, performance électrique, évaluation du vieillissement) dans diverses régions/environnements pour prévenir la dégradation de la résistance, la perte de résistance au balancement ou les problèmes de vieillissement des sheds.
  • ​Contrôle de la Contamination:​​
  o ​Nettoyage Régulier:​​ Nettoyer tous les isolateurs avant les saisons de contamination maximale ; augmenter la fréquence dans les zones fortement polluées.
  o ​Augmentation de la Distance de Rampe:​​ Améliorer les niveaux d'isolation en ajoutant des disques d'isolateur ou en utilisant des conceptions anti-brouillard. L'expérience sur le terrain confirme l'efficacité des isolateurs anti-brouillard dans les zones fortement polluées.
  o ​Revêtements Silicone:​​ Appliquer des revêtements anti-pollution (par exemple, cire de céresine, paraffine, matériaux à base de silicone) pour améliorer la résistance à la contamination.
  • ​Flashovers Inexpliqués:​​ Effectuer des tests comparatifs sur de nouveaux isolateurs (même modèle) et des unités en service (>3 ans), y compris des tests de flashover à la fréquence du réseau sous tension sèche et des tests de défaillance mécanique. Effectuer des évaluations de vieillissement périodiques. Mettre en œuvre un nettoyage programmé, des mesures opportunes de densité de dépôt de sel équivalent (ESDD) et incorporer de nouveaux agents anti-vieillissement lors des remplacements.
  • ​Maintenance Générale:​​ Interdire aux personnels de marcher sur les isolateurs ou de les gratter avec des outils tranchants pour prolonger leur durée de vie.