Aging of insulator surfaces in epoxy-anhydride resin: respective roles of UV and electric field
Vieillissement de surfaces d'isolateurs en résine époxy-anhydride : rôles respectifs des UV et du champ électrique
Résumé
It has been determined the respective rôles of both types of stresses - electrical and environmental - in the very early stage of insulators ageing when no electrical discharges can be detected. Two différent bisphenolic epoxy-anhydride Systems and a cycloaliphatic one - respectively used in indoor and outdoor conditions - hâve been investigated. Our results show that weathering is dominated by photo dégradation in the case of bisphenolic Systems and by hydrolysis in the cycloaliphatic's one. From the analysis of both the attacked chemical bonds and the resulting dégradation products we propose probable dégradation mechanisms. From the electrical point of view weathering causes a strong increase of the surface conduction when water is présent. This could be attributed to the appearance of highly hydrophilic dégradation products on the surface of aged samples. On the other hand a pure electrical ageing phenomenon called tracking has been observed on samples placed in an atmosphère free of rain and UV. This phenomenon is not observed when an increase of surface conduction is caused by weathering. We conclude on the key-role of the surface conduction conceming the appearance of strong electrical dégradation of the insulator surface. This study also allows to dismiss the idea of using UV to simulate or accelerate the electrical ageing. However the bénéficiai effect of a slight surface conduction could be used in the future to improve the long term ageing résistance of high voltage insulation.
L'objectif principal de l'étude est de déterminer les rôles respectifs de deux types de contraintes -climatiques et électrique - dans la phase précoce du vieillissement des isolateurs électriques, en l'absence de décharges électriques détectables. Deux systèmes époxy-anhydride bisphénoliques différents et un système cycloaliphatique ont été étudiés. Les résultats obtenus montrent que le vieillissement climatique est dominé par la photodégradation dans le cas des systèmes bisphénoliques et par l'hydrolyse dans le cas du système cycloaliphatique. L'analyse des fonctions chrmiques attaquées et des produits formés a permis l'élaboration des schémas réactionnels de dégradation les plus probables. Concernant les propriétés électriques, le vieillissement climatique se traduit par une augmentation de conduction de surface - en présence d'eau - attribuable à la formation de produits très hydrophiles. Des phénomènes de vieillissement purement électriques appelés "cheminements" ont été observés uniquement dans une atmosphère protégée des UV et de la pluie. Ces phénomènes n'ont par contre jamais été constatés lorsqu'une augmentation de conduction de surface - due au vieillissement climatique - était permise. Seules des réactions électrochimiques à l'interface résine-insert sont alors observées. De ces résultats nous avons pu déduire le rôle-clé joué par l'augmentation de conduction de surface : par ce biais, le vieillissement climatique retarde les manifestations violentes du champ électrique. Cette étude a également permis de repousser l'idée d'utiliser les UV pour simuler ou accélérer le vieillissement électrique d'isolateurs. Par contre, l'effet bénéfique d'une légère conduction de surface pourrait être utilisé pour améliorer la tenue à long terme des isolations.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)