Les isolateurs composites en caoutchouc de silicone ont progressivement remplacé les isolateurs traditionnels en porcelaine et en verre dans les systèmes de transmission de puissance haute tension, en raison de leur excellente hydrophobicité, de leurs performances antipollution et de leur légèreté. Une conception rationnelle axée sur les matériaux constitue la base d'un service fiable à long terme.
Lors de la phase de conception, les ingénieurs sélectionnent d’abord la formule de base du caoutchouc de silicone. Le caoutchouc de silicone vulcanisé à haute température (HTV‑SR) est largement adopté pour les hangars isolants. Des charges telles que le trihydrate d'alumine sont ajoutées pour améliorer les performances de résistance à l'arc et de résistance au cheminement. Une teneur trop faible en charge entraîne une érosion de la surface sous les arcs électriques, tandis qu'un excès de charge réduira la flexibilité mécanique et la capacité de transfert hydrophobe. La tige centrale à l'intérieur de l'isolateur utilise une résine époxy renforcée de fibre de verre, qui offre une résistance à la traction. L'interface entre le boîtier en caoutchouc de silicone et la tige FRP est un point de conception critique ; une mauvaise liaison d’interface provoque une décharge partielle interne et une défaillance de délaminage.
La conception structurelle comprend la forme du hangar, l'espacement du hangar et la ligne de fuite. Pour les zones fortement polluées, une ligne de fuite plus grande doit être configurée. Le profil du hangar doit éviter les ponts d'eau en cas de fortes pluies. Les raccords matériels aux deux extrémités nécessitent une structure de sertissage adaptée pour éviter la concentration de contraintes.
Lors de la fabrication, les paramètres de mélange, de vulcanisation et de moulage par injection doivent être strictement contrôlés. Une vulcanisation inégale entraîne des performances de surface incohérentes. Les produits finis sont soumis à une série de tests en laboratoire. Les tests typiques incluent la classification d'hydrophobie, le test de pollution artificielle, la mesure de décharge partielle, le test de traction mécanique et le test de vieillissement ultraviolet.
Même avec une conception et une production parfaites, une exposition extérieure à long terme comporte des risques : vieillissement corona, farinage de surface et perte d’hydrophobie. Les concepteurs doivent équilibrer les performances électriques, la résistance mécanique et les propriétés anti-vieillissement pour garantir la durée de vie des isolants sur plusieurs décennies.
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