Influence du mode de vieillissement thermique sur les propriétés du polyéthylène réticulé chimiquement utilisé dans l'isolation des câbles moyenne tension

Abstract

Notre thèse entre dans la thématique de recherche sur le vieillissement des câbles de moyenne tension (MT) isolés au polyéthylène réticulé chimiquement (PRC) sous l’action de la contrainte thermique. Le mode de vieillissement thermique appliqué aux câbles en service constitue un facteur de première importance dans la connaissance du comportement diélectrique et mécanique des matériaux isolants en l’occurrence le polyéthylène réticulé chimiquement et de la fiabilité des câbles électriques. Pour ce faire, des essais accélérés de simulation de vieillissement thermique continu et cyclique respectivement durant 2000 heures et 20 cycles de chauffage et de refroidissement, suivis des essais diélectriques et mécaniques de diagnostic ont été effectués sur des échantillons de câbles en PRC 18/30 kV (produits par ENICA.Biskra) à quatre températures différentes variant de 80°C à 140°C et ce, conformément aux recommandations de la CEI 216. Notre investigation se voulait comparative du comportement diélectrique et mécanique du PRC constituant l’enveloppe isolante des câbles 18/30 kV sous l’influence des deux modes de vieillissement précités. La présente étude, consiste dans un premier chapitre, à présenter les matériaux poly-oléfiniques en l’occurrence le polyéthylène et le polyéthylène réticulé chimiquement, devenus des matériaux de choix dans l’isolation des câbles haute tension. La réticulation thermo-chimique du polyéthylène et les procédés de mise en oeuvre des câbles électriques extrudés au PRC sont également exposés. Dans le deuxième chapitre, nous rappelons les mécanismes et les processus physico-chimiques intervenant lors du vieillissement thermique du polyéthylène réticulé chimiquement. Nous présentons également les méthodes d’essai et les techniques analytiques de caractérisation des polymères. Des modèles de durée de vie des systèmes d’isolation dans leurs conditions d’utilisation sont donnés. Le troisième chapitre est consacré aux techniques expérimentales où nous donnons une description détaillée des câbles 18/30 kV isolés au PRC, de la station d’essai de vieillissement thermique, des dispositifs de mesure et de caractérisation ainsi que les techniques expérimentales que nous avons utilisées au niveau du Laboratoire Contrôle de Qualité de la Câblerie ENICA.Biskra. Les résultats expérimentaux relatifs à l’effet des conditions de vieillissement thermique sur les propriétés diélectriques et mécaniques du PRC constituant l’enveloppe isolante des câbles MT 18/30 kV sont exposés dans le quatrième chapitre. Dans une approche comparative, les résultats obtenus sous les deux modes de vieillissement thermique sont discutés et analysés avec proposition d’interprétations. Dans la conclusion, sont rassemblés les principaux résultats auxquels nous sommes parvenus. Nous présentons aussi des perspectives de travail concernant une meilleure approche du vieillissement et de la fiabilité des câbles de transport d’énergie électrique.