Comment poster des isolateurs pour les sectionneurs et les sous-stations

De nombreux facteurs doivent être pris en compte lorsqu’on tente d’optimiser le choix et le dimensionnement des isolateurs pour les applications de sous-stations. Ceux-ci incluent des considérations mécaniques, électriques, environnementales, fonctionnelles et économiques.

Cette contribution antérieure éditée à l'INMR par Marco Nosilati et Davide Momesso de GE Grid Solutions en Italie, en coopération avec l'expert indépendant Alberto Pigini, a analysé différents paramètres techniques pour une sélection optimisée de post-isolateurs, en mettant l'accent sur les sectionneurs EHV et UHV.

Un isolant est défini comme :"un dispositif destiné à l'isolation électrique et à la fixation mécanique d'équipements ou de conducteurs soumis à des différences de potentiel électrique". Il s'agit d'une définition très généralisée dans la mesure où il existe de nombreux types de post-isolateurs utilisés dans les sous-stations et les stations de conversion, en fonction de l'application, par exemple les supports de bus lissant les supports de réacteurs, les appareillages de commutation, les jeux de barres, etc."un dispositif de commutation mécanique qui fournit, en position ouverte, une distance d'isolement conformément aux exigences spécifiées". Les exigences à respecter pour les dispositifs sectionneurs dans les applications en plein air sont nombreuses mais peuvent être divisées en trois classes principales :

• Exigences fonctionnelles et électriques

La fonction principale du sectionneur est de garantir la sécurité. À l'état ouvert, il doit donc garantir un espace ouvert visible et fiable ; dans un état fermé, il doit résister au courant normal et de défaut sans interruption ni situations dangereuses anormales. Un sectionneur doit également être conçu pour éviter les décharges à travers l'espace à l'air libre et vers la terre.

• Exigences mécaniques

Du point de vue mécanique, outre ses propres charges de fonctionnement (poids, exigences de fonctionnement), le sectionneur doit également supporter des charges externes. Sur les équipements UHV, le plus grave d’entre eux est le tremblement de terre. Une conception très précise doit donc être réalisée en cas d'exigences sismiques. D'autres charges à prendre également en compte sont les courts-circuits, les vents élevés et les charges aux bornes.

• Exigences environnementales

Étant exposés à l'air libre, les sectionneurs doivent résister à tous les facteurs environnementaux possibles, y compris le verglas (important car cela peut complètement modifier les performances des isolateurs) et les fortes pluies (qui augmentent le risque de décharge). C'est avant tout l'impact de la pollution, qui est un facteur dimensionnant clé pour les calorifugeurs et peut conduire à des rejets dans la terre.

Étant donné que toutes ces exigences sont étroitement liées aux performances de l’isolateur, les post-isolateurs sont l’un des composants les plus importants d’un sectionneur. Dans le même temps, des exigences supplémentaires sont liées au déplacement sous charge en service, ce qui signifie que les sectionneurs ont un problème critique supplémentaire à résoudre par rapport aux autres équipements, à savoir le mouvement des pièces mécaniques nécessaires à l'ouverture et à la fermeture. A ce titre, un certain niveau de rigidité est nécessaire au bon fonctionnement de cet équipement.

L'objectif général du secteur de la fourniture d'électricité est de réaliser des sous-stations à ciel ouvert compactes et rentables. La technologie des isolateurs de poteaux de station peut contribuer à cet objectif en limitant les distances d'arc nécessaires pour les jeux de barres, les sectionneurs et autres appareils. Ceci peut être réalisé en optimisant la conception des poteaux isolants grâce à la sélection des matériaux les plus appropriés, en améliorant la résistance mécanique et la rigidité, en réduisant le nombre de piles et de brides intermédiaires ainsi qu'en optimisant le profil de la foule et le facteur de fuite. En ce qui concerne les applications UHV, le principal défi des poteaux isolateurs concerne la hauteur, d'autant plus que l'environnement pollué nécessite souvent de grandes lignes de fuite. Les exigences mécaniques liées aux charges de flexion et de torsion ne font que rendre ce défi plus complexe et peuvent également augmenter considérablement la difficulté de fabrication de telles unités.

PS：Article de l'inmr sélectionnant les post-isolateurs pour les sectionneurs.