La menace de Corona pour l'isolation polymère

Les ingénieurs électriciens ont emprunté le mot latin « corona » (couronne) pour décrire la lueur autour d'un conducteur soumis à une tension suffisamment élevée. Cette lueur est causée par l'ionisation du gaz et la libération subséquente de la lumière lorsque les électrons qui ont gagné de l'énergie à partir du champ électrique élevé reviennent à leur état stable d'origine. Étant donné que la décharge ne comble pas l'espace entre les électrodes, la couronne est parfois appelée décharge partielle. La raison pour laquelle l'incandescence est localisée uniquement autour de la source est que l'isolation fournit une barrière à une ionisation supplémentaire. De plus, le champ électrique décroît rapidement avec l'augmentation de la distance et est incapable de maintenir l'ionisation.

À toutes fins pratiques, la couronne ne peut être vue ou entendue sans équipement spécialisé. Toute dégradation résultante dans un matériau est initiée au niveau moléculaire. Les diélectriques inorganiques tels que la porcelaine et le verre, qui possèdent de fortes liaisons chimiques, sont plus résistants à la dégradation que les polymères organiques. Mais cela ne doit pas conduire à l'hypothèse que la durée de vie des isolateurs composites sur les lignes de transmission soumises sera toujours limitée par ce phénomène. Corona peut être atténué ou même éliminé grâce à une bonne conception et fabrication. Néanmoins, il est important de réaliser que, s'il devait y avoir une activité corona soutenue à proximité des boîtiers d'isolateurs polymères, la durée de vie effective peut être considérablement raccourcie.

On sait depuis longtemps que le corona peut entraîner une défaillance de l'isolation. Cependant, tous les aspects du problème ne sont pas entièrement compris et font toujours l'objet de recherches, y compris l'ampleur et la durée de la couronne pour initier la dégradation, les meilleures méthodes de détection et le développement de tests appropriés pour prédire les performances en sa présence. En ce qui concerne les isolants composites, l'activité corona peut provenir du matériel, des vides dans le matériau ou des défauts d'interface. La plupart de la lumière produite par une telle couronne a une longueur d'onde inférieure à 400 nm et tombe donc dans la gamme UV. En revanche, la majeure partie du rayonnement solaire se situe dans la plage visible de 400 à 700 nm - les longueurs d'onde les plus courtes filtrées par la couche d'ozone terrestre. En fait, certains pics dans la région UV du spectre corona correspondent ou dépassent ceux de la gamme solaire.

Corona rompt les molécules d'oxygène stables (O2) pour créer des radicaux qui se combinent avec les molécules pour former de l'ozone (O3). L'ozone attaque alors les sites à double et triple liaison dans les matériaux élastomères tels que le caoutchouc de silicone ou l'EPDM. Le résultat est craquant. Même de petites quantités d'ozone dans la gamme des ppm sont suffisantes pour initier des fissures, cependant, le temps nécessaire pour cela dépend de la formulation du matériau. Bien que la plupart des élastomères modernes soient stabilisés contre cette menace, certains finissent par succomber aux attaques de l'ozone si leur concentration devient suffisamment élevée. Corona produit également des acides oxalique et nitrique en présence d'humidité de surface provenant de l'humidité, de la rosée ou du brouillard. Selon le pH, cela peut également dégrader localement les polymères. Corona peut même « percer » des trous dans un matériau, suggérant que la dégradation n'est pas uniquement due à une attaque chimique par l'ozone. En fait, les chercheurs ont calculé la température à l'extrémité de la décharge et ont montré qu'elle était suffisamment élevée pour provoquer «l'évaporation» même des matériaux inorganiques. Il y a aussi la suggestion d'agressions mécaniques, comme le sablage, dues à l'impact de décharges répétées sur un matériau. Il est en effet rare en génie électrique qu'un même phénomène physique puisse déclencher autant de modes de dégradation possibles.

Référence : www.inmr.com/coronas-threat-to-polymeric-insulation