Etude du vieillissement d’un câble isolé en PRC sous tension alternative

Abstract

Ce travail a été focalisé sur le vieillissent du câble 18/30 kV en PRC utilisé pour le transport de l’énergie électrique en haute et moyenne tension alternative. Cette étude nous a permis de mieux prendre connaissance du câble haute et moyenne tension, en particulier le câble à isolation en PRC, qui a ouvert, ici, une brèche sur le vaste monde des matériaux synthétiques. Nous avons donné un intérêt particulier au mécanisme de vieillissement de ce câble par le phénomène d’arborescence électrique, où cette dernière est générée au laboratoire de haute tension de l’université de Béjaia, dans des échantillons de câble en PRC 18/30 kV sous une tension alternative de 30 kV, et son évolution est ainsi suivie jusqu’à ce que la perforation du matériau d’isolation (PRC) advienne. A des temps intermédiaires de la propagation de l’arborescence, la longueur de celle-ci est mesurée et sa cinétique l (t) est déterminée. L’arborescence est générée à l’extrémité d’une aiguille de rayon de courbure r= 35 µm, portée à la haute tension (U= 30 kV), dans une géométrie d’électrode pointe-cylindre. Elle évolue dans l’espace interélecrode d’épaisseur d= 8 mm, à partir de la pointe vers l’électrode opposée mise à la terre, dans la direction du champ électrique et prend une forme buissons multiples. L’évolution de l’arborescence suit trois étapes : l’initiation, la propagation et le claquage. L’initiation est caractérisée par une arborescence à branche unique, la propagation est provoquée par la naissance des micro-canaux sous l’effet des décharges partielles qui sont activées à l’intérieur de ses canaux, alors que le claquage est provoqué par la remonté d’un filament de l’électrode reliée à la terre vers l’électrode haute tension appelé “canal de retour“. L’analyse FTIR a révélé, après vieillissement du PRC, l’apparition de nouveaux groupes fonctionnels autres que ceux enregistrés à l’état vierge, ce qui confirme que la structure moléculaire du matériau a subi des déformations lors du vieillissement électrique. De même, la DRX confirme la modification de la micro structure du matériau due à une diminution du taux de cristallinité des échantillons de PRC vieillis, par rapport au taux obtenu à l’état vierge. Les analyses thermiques montrent que le vieillissement électrique accélère la dégradation thermique du matériau.