Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Parmi les matériaux ayant des caractéristiques électriques isolantes, le verre s’affirme comme un candidat idéal. Son utilisation est cependant conditionnée par la manière dont les contraintes mécaniques sont appréhendées. De ce fait, les applications du verre dans le domaine de l’isolement électrique se retrouvent soit dans le domaine des verres trempés soit dans des technologies où le verre est utilisé à l’état de fibres de renforcement de polymères. Chacun de ces deux domaines sera abordé dans cet article en partant de la chimie des matériaux et des modes de fabrication de ces isolants, avec une description des contraintes électrique, mécanique et chimique auxquelles ils sont soumis et des particularités des domaines d’applications dans lesquels on retrouve l’une ou l’autre de ces technologies.
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Jean-Marie GEORGE : Directeur scientifique - Société SEDIVER, Saint Yorre, France
INTRODUCTION
Cet article traite des verres utilisés dans le domaine électrotechnique, dont les principales applications se trouvent dans les techniques d'isolement électrique de conducteurs ou d'éléments sous tension dans les réseaux de transport et de distribution d'électricité. Ce document privilégie les verres moulés ainsi que les fibres de verre destinées au renforcement mécanique de pièces en résine directement au contact d'éléments conducteurs, par exemple dans les isolateurs en matériaux composites de ligne ou de poste, les structures tubulaires employées dans les isolateurs de poste ou encore les parafoudres de distribution ou de ligne très haute tension.
La trempe du verre, dont on expliquera ici les aspects fondamentaux, a permis de prendre en compte les charges mécaniques en traction, de plus en plus importantes, imposées aux lignes électriques aériennes, renvoyant l'isolant en verre recuit au passé. Par ailleurs, les isolants constitués de matériaux polymères renforcés par des fibres de verre permettent des applications d'isolement dans lesquelles les contraintes mécaniques ne sont pas seulement des efforts de traction, mais aussi la flexion ou la compression, ou leur combinaison.
La chimie des verres utilisés dans le domaine de l'isolement électrique se distingue principalement par la nature des courants appliqués (alternatifs ou continus) sur les isolants moulés alors que la corrosion chimique ou électrochimique des fibres de verre oriente les choix dans les matériaux utilisés pour le renforcement des polymères.
On fera abstraction de certains aspects théoriques pour lesquels les documents en référence peuvent être consultés, et où le lecteur trouvera le détail des équations et principes physiques fondamentaux se rapportant au matériau verre en général ainsi que ses propriétés.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2009 par Jean-Marie GEORGE
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Évolutions des isolements des lignes électriques
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3. Fibres de verre utilisées dans l'isolement électrique
3.1 Applications principales
l'article [AM 5 132] des Techniques de l'Ingénieur donne les détails spécifiques se rapportant aux fibres de verre.
Les fibres de verre sont principalement utilisées pour renforcer mécaniquement des isolants constitués de résine de type époxy, polyester ou vinyl-ester. Ceux-ci peuvent être destinés à constituer l'âme mécanique d'isolateurs de lignes aériennes, ou encore entrer dans la constitution de corps creux tels que ceux que l'on trouve dans les chambres de disjoncteurs, les traversées isolantes à SF6 , les transformateurs, mais aussi des systèmes de protection en ligne tels que les parafoudres à oxyde de zinc et à enveloppe synthétique pour les réseaux aériens ou les sous-stations électriques (figure 9).
HAUT DE PAGE3.2 Caractéristiques spécifiques requises pour les applications envisagées
Selon les applications visées, la fibre de verre sera sollicitée de manière spécifique sur un plan mécanique, électrique ou chimique. Dans chaque cas, le procédé de mise en œuvre et/ou la nature même des fibres devront être sélectionnés avec soin.
HAUT DE PAGE3.2.1 Influence de la contrainte de champ électrique
Dans l'ensemble des activités pour lesquelles les fibres de verre sont utilisées dans des composants d'isolants électriques, l'une des caractéristiques les plus importantes est l'interface entre la surface de la fibre individuelle et la résine constituant l'isolant. Cette interface est assurée par un agent d'ensimage, habituellement issu de la famille des silanes pour les applications électriques, et dont le rôle est d'assurer un « collage »...
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Fibres de verre utilisées dans l'isolement électrique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ZARZYCKI (J.) - Les verres et l'état vitreux. - Masson (1982).
-
(2) - RIVIERE (D.) - Le verre trempé et son utilisation pour l'isolement des lignes aériennes à haute tension. - RGE, n° 5 (mai 1966).
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(3) - DUMORA (D.), SAISSE (H.), KNOSP (B.) - Thermal tempering study of glass insulators by means of a finite element modellization. - 14th International Congress on Glass, Dehli (1986).
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(4) - GRIFFITH (A.) - * - Proc. first internat. congr. appl. mechanics deft, p. 55 (1924).
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(5) - GEORGE (J.M.), DEL BELLO (E.) - Assessment of electrical and mechanical performance of toughened glass insulators removed from existing HV lines. - CIGRE Canada Conference on Power Systems Calgary (juillet 2007).
-
(6) - GORUR (R.), SHAFFNER (D.), CLARK (W.) - Utilities share their...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
CIGRE Conseil international des grands réseaux électriques, sessions ayant lieu tous les deux ans à Paris (années paires) http://www.cigre.org
JEC Composites Show ayant lieu tous les ans à Paris http://www.jeccomposites.com
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Commission électrotechnique internationale
CEI 60383-1 - 1993 - Isolateurs pour lignes aériennes de tension nominale supérieure à 1 000 V – Partie 1 : Éléments d'isolateurs en matière céramique ou en verre pour systèmes à courant alternatif – Définitions, Méthodes d'essai et critères d'acceptation
CEI 60383-2 - 1993 - Isolateurs pour lignes aériennes de tension nominale supérieure à 1 000 V – Partie 2 : Chaînes d'isolateurs et chaînes d'isolateurs équipées pour systèmes à courant alternatif
CEI 60672-1 - 1995 - Matériaux isolants à base de céramique ou de verre – Partie 1 : Définitions et classification
CEI 60672-2 - 1999 - Matériaux isolants à base de céramique ou de verre –Partie 2 : Méthodes d'essai
CEI 60672-3 - 1997 - Matériaux isolants à base de céramique ou...
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