Alors que nous plongeons dans le monde fascinant des systèmes électriques, un composant passe souvent inaperçu mais joue un rôle crucial pour garantir la sécurité et une transmission efficace de l'énergie : le système électrique. isolantCes dispositifs apparemment simples sont essentiels pour maintenir l'intégrité des circuits électriques en empêchant les fuites de courant indésirables. Dans ce guide, nous explorerons les aspects fondamentaux des isolants et les différents types que vous pourriez rencontrer.
Fondamentalement, un isolateur est un dispositif conçu pour résister à la fois à la tension électrique et aux contraintes mécaniques, placé entre des conducteurs à différents potentiels électriques ou entre un conducteur et un composant relié à la terre. Il existe une grande variété de types d'isolateurs, chacun ayant une forme et une structure uniques. Bien que leurs conceptions puissent varier considérablement, tous les isolateurs se composent essentiellement de deux parties principales : le corps isolant et les éléments de connexion.
Souvenez-vous des débuts des lignes électriques, où les isolateurs étaient principalement utilisés sur des poteaux en bois. Au fil du temps, la tension a augmenté, entraînant la sophistication des isolateurs. Aujourd'hui, on voit souvent des rangées d'isolateurs en forme de disques suspendus aux pylônes de transmission haute tension. Ces multiples disques augmentent la ligne de fuite (le cheminement le long de la surface de l'isolateur), ce qui améliore les performances d'isolation, notamment en conditions humides ou contaminées. Traditionnellement, ces disques sont fabriqués à partir de matériaux comme le verre ou la céramique.
Il est essentiel de comprendre que les isolateurs doivent conserver leur intégrité malgré les variations des conditions environnementales et des charges électriques. Une défaillance due à des contraintes mécaniques ou électriques peut compromettre l'ensemble de la ligne électrique, impactant considérablement sa durée de vie et son efficacité opérationnelle.
Classification des isolants électriques
Pour mieux comprendre le monde diversifié des isolants, nous pouvons les catégoriser en fonction de plusieurs caractéristiques clés :
1. Par méthode d'installation
Isolateurs de suspension: Ils sont largement utilisés sur les lignes aériennes à haute tension, ainsi que pour l'isolation et la fixation mécanique des jeux de barres flexibles dans les centrales électriques et les sous-stations. Dans cette catégorie, vous trouverez les isolateurs de suspension à disque, les plus courants sur les lignes de transport, et les isolateurs de suspension à tige, qui gagnent en popularité dans certaines régions.
Isolateurs à brochesPrincipalement utilisés pour l'isolation et la fixation mécanique des jeux de barres et des équipements électriques dans les centrales électriques et les postes électriques. Ils font également souvent partie d'autres appareils électriques tels que les sectionneurs et les disjoncteurs. Les isolateurs à broches se divisent en isolateurs à broches, couramment utilisés sur les lignes de distribution et de communication basse tension, et en isolateurs à tige, fréquemment utilisés dans les postes électriques haute tension.
2. Par matériau isolant
Isolateurs en porcelaineLa partie isolante de ces isolateurs est en porcelaine électrique, un matériau céramique obtenu par cuisson d'un mélange de quartz, de feldspath et d'argile. La surface de la porcelaine est généralement émaillée pour améliorer la résistance mécanique, empêcher l'absorption d'eau et créer une surface plus lisse. Les isolateurs en porcelaine sont parmi les plus utilisés en raison de leur fiabilité et de leur rentabilité.
Isolateurs en verreCes isolateurs utilisent du verre trempé comme composant isolant. Leur comportement en cas de défaillance est une caractéristique unique des isolateurs en verre. En cas de fissure ou de panne électrique, l'isolateur en verre se brise en petits fragments, un phénomène appelé « auto-éclatement ». Cette fonction d'autodiagnostic élimine la nécessité d'une détection de « valeur zéro » en fonctionnement.
Isolateurs compositesÉgalement appelés isolateurs synthétiques, ils sont constitués d'une tige (ou d'un tube) en résine de fibre de verre et d'un boîtier en matériau organique avec ailettes et jupes. Ils se caractérisent par leur petite taille, leur légèreté, leur résistance élevée à la traction et leur excellente résistance aux contournements électriques en milieu pollué. Cependant, leur résistance au vieillissement peut être inférieure à celle des isolateurs en porcelaine et en verre. Les isolateurs composites sont de différents types, notamment les isolateurs de suspension à tige, les traverses isolantes, les isolateurs de poteau et les isolateurs creux (traversées composites). Les traversées composites peuvent remplacer les traversées en porcelaine dans divers équipements électriques tels que les transformateurs, les parafoudres, les disjoncteurs, les traversées de condensateurs et les terminaisons de câbles. Elles offrent des avantages tels qu'une résistance mécanique élevée, une légèreté et des tolérances dimensionnelles strictes, tout en prévenant les dommages par éclatement.
3. Par niveau de tension
Isolateurs basse tension:Conçu pour être utilisé dans les lignes de distribution et de communication basse tension.
Isolateurs haute tension:Destiné aux lignes aériennes de transport et aux sous-stations à haute et très haute tension. Pour s'adapter aux différents niveaux de tension, plusieurs isolateurs simples du même type sont souvent connectés en série pour former des chaînes d'isolateurs ou des poteaux isolants multisections.
4. Par conditions environnementales
Isolateurs antipollution (isolants résistants à la contamination)Ces isolateurs sont spécialement conçus pour les zones fortement polluées. Ils présentent généralement une ligne de fuite accrue grâce à un nombre plus important de jupes et de flasques. La forme de ces jupes et flasques est également optimisée pour minimiser l'accumulation naturelle de pollution, améliorant ainsi leur résistance aux embrasements électriques causés par la contamination. La ligne de fuite spécifique des isolateurs antipollution est généralement comprise entre 20% et 30%, voire supérieure à celle des isolateurs ordinaires. Dans les régions sujettes aux embrasements électriques dus à la pollution, les isolateurs à double jupe sont couramment utilisés en raison de leur forte capacité d'autonettoyage et de leur facilité de nettoyage manuel.
5. Par type de tension
Isolateurs CCPrincipalement utilisés dans les systèmes de transmission à courant continu (CC). Les isolateurs CC présentent généralement des lignes de fuite plus longues que les isolateurs antipollution CA. Leurs composants isolants présentent une résistivité volumique plus élevée (au moins 10 Ω⋅m à 50 °C) et leurs éléments de connexion sont souvent équipés d'électrodes sacrificielles (manchons ou bagues en zinc, par exemple) pour prévenir la corrosion électrolytique.
6. Par caractéristiques de répartition
Isolateurs de type A (type non perforant):Ces matériaux sont conçus de telle sorte que leur distance de contournement à sec ne soit pas supérieure à trois fois (pour les types de résine coulée) ou à deux fois (pour les autres matériaux) leur distance de perforation à sec.
Isolateurs de type B (type perforé):Dans ces isolateurs, la distance de perforation est inférieure au tiers (pour les types en résine coulée) ou à la moitié (pour les autres matériaux) de leur distance de contournement à sec. La distance de contournement à sec correspond au plus court chemin dans l'air le long de la surface extérieure de la pièce isolante, tandis que la distance de perforation correspond au plus court chemin à travers le matériau isolant lui-même.
Fonctions et exigences clés
Les principales fonctions d'un isolateur sont l'isolation électrique et le maintien mécanique. Pour ce faire, diverses exigences de performances électriques et mécaniques sont spécifiées. Par exemple, sous une tension de service spécifiée, en cas de surtensions dues à la foudre et de surtensions internes, l'isolateur ne doit pas subir de claquage ni de contournement en surface. De même, il doit résister à des charges mécaniques spécifiées à court et à long terme sans défaillance ni dommage. De plus, il ne doit pas présenter de dégradation significative après un fonctionnement prolongé dans des conditions mécaniques, électriques et environnementales spécifiques. La quincaillerie de l'isolateur doit également être conçue pour empêcher toute décharge corona perceptible sous tension de service afin d'éviter les interférences radio ou télévision. Compte tenu du grand nombre d'isolateurs utilisés, l'interchangeabilité de leurs composants de connexion est également une exigence cruciale.
De plus, les normes techniques relatives aux isolateurs imposent divers tests électriques, mécaniques, physiques et environnementaux en fonction de leur type et de leurs conditions d'application. Ces tests sont essentiels pour vérifier leurs performances et leur qualité.
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Conclusion
Les isolateurs électriques sont des composants indispensables des réseaux électriques, garantissant la fiabilité et la sécurité du transport et de la distribution de l'électricité. Comprendre les différents types d'isolateurs et leurs applications spécifiques est essentiel pour toute personne impliquée dans l'ingénierie électrique ou la maintenance. Des isolateurs robustes en porcelaine et en verre aux options composites légères et performantes, chaque type joue un rôle essentiel dans l'alimentation électrique de notre monde moderne.
Si vous avez d'autres questions sur les isolateurs électriques ou si vous avez besoin d'aide pour vos besoins spécifiques, n'hésitez pas à Contactez-nousNous sommes là pour vous aider !
