Les isolation materiau sont utilisés comme couche isolante du câble pour isoler les conducteurs multibrins et les interactions entre les conducteurs et la gaine. Ils assurent également une certaine résistance à la tension, une certaine résistance à la chaleur et une qualité d’isolation stable.
L’épaisseur de la couche d’isolation est liée à la tension de fonctionnement. D’une manière générale, plus le niveau de tension est élevé, plus la couche d’isolation est épaisse, mais ce n’est pas proportionnel.
En raison de l’intensité du champ électrique, l’épaisseur de la couche d’isolation peut être plus faible pour des câbles de même niveau de tension lorsque la surface de la section transversale du conducteur est plus grande.
Pour les câbles à faible tension, en particulier les câbles à isolation papier, afin de garantir la flexion du câble, la couche de papier a une certaine résistance mécanique, l’épaisseur de la couche d’isolation doit être augmentée avec l’augmentation de la section transversale du conducteur.
Les matériaux de la couche d’isolation sont principalement le papier imprégné d’huile, le plastique et le caoutchouc.
En fonction de la couche d’isolation du conducteur utilisée dans les différents matériaux, le câble isolé est principalement divisé en câble isolé en plastique, câble isolé en caoutchouc et câble isolé en papier imprégné d’huile.
La structure et les caractéristiques des trois types d’isolation de câble sont les suivantes.
Isolation Plastique
L’isolation plastique est un matériau d’isolation important, qui comprend principalement l’isolation PVC et l’isolation XLPE.
La couche d’isolation du câble est constituée de plastique thermoplastique extrudé, qui est réticulé par l’ajout d’un agent de réticulation après l’extrusion du plastique PVC thermoplastique.
Ce type d’isolation possède de bonnes propriétés électriques et une bonne résistance à l’eau, peut résister aux acides et aux alcalis, prévient la corrosion, mais présente également les avantages d’une température de fonctionnement élevée, de bonnes propriétés mécaniques et peut être utilisé pour la fabrication de câbles à haute tension.
Isolation en Caoutchouc
Les câbles électriques à isolation caoutchouc sont isolés avec du caoutchouc styrène-butadiène ou du caoutchouc synthétique.
Les principaux avantages de ces câbles sont leur flexibilité et leur bonne soudabilité, ce qui les rend particulièrement adaptés aux installations mobiles d’alimentation en énergie et en électricité.
Cependant, l’isolation en caoutchouc est rapidement endommagée lorsqu’elle entre en contact avec de l’huile.
Cela est dû à l’effet de la haute tension, qui se fissure en raison de la sensibilité du matériau à l’effet corona.
Par conséquent, ces câbles sont généralement utilisés pour les câbles isolés à moyenne tension jusqu’à 10 kV et moins, tandis que les câbles isolés au caoutchouc synthétique d’éthylène-propylène sont utilisés pour des tensions allant jusqu’à 35 kV.
Isolation en Papier Imprégné d’Huile
L’isolation en papier imprégné d’huile consiste en une combinaison de papier pour câble et d’agent d’imprégnation.
L’épaisseur du papier normal pour câble isolé au papier imprégné d’huile est de 0,08, 0,12 et 0,17 mm.
L’agent d’imprégnation est mélangé à de l’huile pour câble basse tension et à de la colophane et est appelé huile visqueuse pour câble imprégné.
Construction de l’isolation
Les câbles unipolaires et les câbles à gaine en plomb (aluminium) à phases séparées ont un conducteur circulaire et l’isolation est constituée d’un ruban de papier enroulé en couches concentriques en forme de cercle.
Les câbles multiconducteurs de 10kV et moins, le conducteur est semi-circulaire, ovale ou en forme d’éventail, la structure de la couche d’isolation est de type ruban en faisceau.
Cette structure est la suivante : chaque conducteur est enroulé autour d’une partie du papier isolant, plusieurs conducteurs sont enroulés ensemble, puis enveloppés autour d’une certaine épaisseur de papier de câble, connue sous le nom d’isolation totale du paquet ou d’isolation en ruban.
De cette manière, l’épaisseur de l’isolation entre le conducteur et le conducteur est deux fois supérieure à celle du conducteur.
Entre le conducteur et la gaine du conducteur, l’épaisseur de l’isolation du conducteur s’ajoute à l’épaisseur de l’isolation totale de l’emballage.
L’isolation en papier imprégné d’huile des câbles remplis d’huile requiert des performances électriques élevées, une épaisseur de papier de 0,045, 0,075, 0,125, 0,175 mm et ainsi de suite, la valeur de la tangente de l’angle de perte diélectrique doit être supérieure à 0,0026.
Imprégnation d’huile à faible viscosité, la résistance à la rupture de la fréquence de l’huile ne doit pas être inférieure à 60 kV/2,5 mm.
Cela améliore considérablement la résistance électrique de l’isolation du câble sous une certaine pression d’huile.
Facteurs Affectant l’Épaisseur de l’Isolation
L’épaisseur du matériau d’isolation du câble est déterminée par la tension de fonctionnement du câble et la section nominale du conducteur, à la fois pour s’assurer que la tension de fréquence et la tension de choc ne sont pas rompues, mais aussi pour s’assurer que l’isolation n’est pas mécaniquement endommagée dans une construction normale.
L’isolation en papier imprégné d’huile est plus résistante à la chaleur que l’isolation en caoutchouc et l’isolation en polyéthylène ; la température de travail peut généralement atteindre 80°C et la résistance électrique est élevée.
Les niveaux de tension inférieurs ou égaux à 35 kV sont isolés avec une isolation adhésive en papier imprégné d’huile, tandis que les niveaux de tension supérieurs ou égaux à 60 kV sont isolés avec une isolation en papier imprégné d’huile.
L’isolation en papier absorbe facilement l’humidité, ce qui réduit considérablement la résistance de l’isolation. C’est pourquoi, en plus de la déshumidification et de l’imprégnation, une gaine métallique est utilisée pour empêcher la pénétration de l’humidité.
En outre, l’isolation en papier étant relativement peu flexible, le rayon de courbure minimal autorisé et la température minimale de pose du câble sont spécifiés.
Pour ces raisons, il convient de prendre des précautions particulières lors de la construction afin de garantir de bonnes propriétés d’isolation.
Isolation en PVC
L’isolation en PVC présente de nombreux avantages par rapport à l’isolation en papier imprégné d’huile, mais sa perte diélectrique est importante, environ 10 à 20 fois celle de l’isolation en papier imprégné d’huile.
En outre, sa conductivité augmente fortement avec l’intensité du champ électrique, ce qui limite son utilisation à des tensions plus élevées.
Dans les mêmes conditions, la résistance à la rupture en courant alternatif du PE est environ 60 % plus élevée que celle du PVC, et la perte diélectrique ne représente que 0,5 % de celle du PVC.
Les câbles isolés au PE se caractérisent par des propriétés isolantes élevées, une faible densité, une bonne résistance à l’eau et à la corrosion chimique, mais leur point de fusion est si bas qu’ils se fissurent facilement sous l’effet d’une contrainte mécanique.
Afin d’utiliser les bonnes propriétés isolantes du polyéthylène et de surmonter l’inconvénient de son faible point de fusion, le polyéthylène peut être réticulé.
Le polyéthylène peut être réticulé par irradiation à haute énergie ou par des méthodes chimiques, de sorte que ses molécules passent de la structure linéaire d’origine à une structure réticulaire, c’est-à-dire de thermoplastique à thermodurcissable, améliorant ainsi la résistance à la chaleur et la stabilité thermique du polyéthylène, qui est le XLPE.
Les principales caractéristiques du matériau isolant XLPE sont un point de ramollissement élevé, une faible déformation thermique, une résistance mécanique élevée à haute température, une bonne résistance au vieillissement thermique, etc. La température maximale de fonctionnement des câbles en polyéthylène réticulé peut atteindre 90°C, et la température de court-circuit admissible 250°C.
Bien que le câble ait des propriétés électriques très supérieures, il y a inévitablement des micropores, des impuretés et d’autres défauts à l’intérieur de la couche isolante.
En particulier, la présence de micropores favorise l’absorption d’eau, ce qui déclenche le phénomène de « dendrite d’eau » le long de la direction du champ électrique sous l’action d’un champ électrique élevé et endommage l’isolation.
En fait, la sélection des isolation materiau et le contrôle des micropores et des impuretés au cours du processus de fabrication sont les principaux moyens de réduire le phénomène de dendrite d’eau, mais des méthodes de construction déraisonnables au cours de la pose peuvent également entraîner la formation de nouveaux micropores.
ZMS propose des câbles isolés dotés d’excellentes propriétés d’isolation. La sélection des isolation materiau est basée sur ce qu’il y a de mieux pour obtenir les meilleures propriétés d’isolation.