Résumé :

L’objectif de cette thèse est d’étudier le comportement des isolateurs à revêtement en EPDM suite à leur exposition à des contraintes auxquelles ils sont susceptibles d’être exposés dans le désert algérien. Les échantillons étudiés ont été soumis à un vieillissement artificiel sous rayonnement ultraviolet à température contrôlée afin de simuler les conditions réelles du site. Un vieillissement thermique a également été appliqué afin d’étudier l’effet d’une exposition prolongée à une forte température. La caractérisation du vieillissement a été effectuée à différente échelles structurales. La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et l’analyse thermogravimétrique ont permis d’étudier le comportement du matériau à l’échelle moléculaire. La calorimétrie différentielle à balayage (DSC), le microscope électronique à balayage (MEB) ainsi que la diffraction à rayons X (EDX) ont défini les transformations du matériau à l’échelle microstructurale. Les conséquences des contraintes de vieillissement accéléré sur des propriétés macroscopiques telles que l’hydrophobicité, la colorimétrie, les propriétés mécaniques et électriques ont été mises en évidence. La caractérisation multi-échelles réalisée dans cette étude a permis de définir les mécanismes de dégradation ayant lieu pour chaque type de contraintes faisant l’objet de notre travail. L’analyse de la corrélation entre les différentes propriétés du matériau a laissé apparaître de forts couplages entre certaines d’entre elles. À notre connaissance, cette approche n’a jamais été utilisée dans le domaine des revêtements polymères des isolateurs composite à haute tension. La deuxième partie de ce travail porte sur l’évaluation de l’effet du vieillissement du revêtement de l’isolateur sur les performances de ce dernier. Un calcul de champ a été effectué sur la base d’une simulation faisant appel à la méthode des éléments finis. Afin d’atténuer les effets de la dégradation du matériau isolant, un algorithme d’optimisation utilisé comme outil d’aide à la conception des isolateurs composites a été proposé.

Abstract :

The aim of this thesis is to study the behavior of EPDM-coated insulators following their exposure to stresses to which they are likely to be exposed in the Algerian desert. The samples studied were subjected to an artificial aging under ultraviolet radiation at controlled temperature in order to simulate the real conditions of the site. Thermal aging has also been applied to study the effect of prolonged exposure to high temperature. Characterization of aging was performed at different structural scales. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis have been used to study the behavior of the material at the molecular scale. Differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction (EDX) have defined material transformations at the microstructural scale. The consequence of accelerated aging stresses on macroscopic properties such as hydrophobicity, colorimetry, mechanical and electrical properties were highlighted. The multi-scale characterization carried out in this study allowed us to define the degradation mechanisms that occur for each type of accelerated aging applied in our work. The analysis of the correlation between the different properties of the material has revealed strong couplings between some of them. To our knowledge, this approach has never been used in the field of polymer housings for high voltage composite insulators. The second part of this work focuses on the assessment of the aging of the polymer housings on the performance of the insulator. A field calculation was carried out based on a simulation using the finite element method. In order to mitigate the effects of the degradation of the insulating material, an optimization algorithm used as a design tool of the composite insulators has been proposed.