Pollution et méthodes de mesure de la sévérité de pollution

Les isolateurs dans les lignes aériennes et les postes de réseaux de transport d’énergie électrique sont sujet à différents incidents dus, dans la majorité des cas, au dépôt de la pollution suite à une interaction entre le vent et les poussières diverses ; une couche de pollution se dépose sur la surface de l’isolateur. Cette couche de pollution, plus ou moins conductrice, donne naissance à un courant de fuite circulant à travers la surface de l’isolateur. Le passage de ce courant provoque des assèchements locaux sur cette surface ; des arcs électriques prennent naissance et peuvent se développer le long de la surface isolante jusqu’au contournement de l’isolateur et la mise hors service de l’ouvrage. Par conséquent différentes méthodes sont disponibles pour mesurer la sévérité de pollution.

L’origine de la pollution

Les sources de pollution peuvent être d’origine naturelle ou anthropogénique. En effet, dans le cas des lignes aériennes et des postes installés au bord de mer, les embruns portés par le vent déposent sur les isolateurs une couche de sel. Lorsque cette couche est humidifiée par un brouillard, elle devient conductrice. De plus, au voisinage des usines polluantes, par exemple les usines métallurgiques ou chimiques, les isolateurs se recouvrent de particules solides infimes, faiblement conductrices mais hygroscopiques. Dans des conditions de forte humidité, à savoir le brouillard ou la pluie, la dissolution des sels contenus dans ces particules provoque la formation d’un électrolyte. Ces deux concepts constituent les deux cas typiques de pollution où la contamination des surfaces isolantes est poussée à l’extrême. Il serait pourtant erroné de penser que les régions éloignées de la mer ou des centres industriels sont exemptées de pollution.

La pollution domestique produite par les appareils de chauffage des habitations, les véhicules et la pollution agricole sont aussi omniprésents dans notre environnement.

Sources de pollution 

Du fait de la variété des origines de la pollution, la nature de celle-ci peut être classée en trois catégories, à savoir la pollution naturelle, industrielle et la pollution mixte.

Pollution naturelle

La pollution naturelle provient:
•Des sels marins dans les régions côtières.
•Des poussières du sol (notamment lors de chantiers importants ou des régions agricoles).
• Des sables véhiculés par le vent en régions désertiques.

Pollution marine
Les installations situées en bord de mer sont exposées aux embruns portés par le vent et qui se déposent progressivement sur les isolateurs, formant une couche de sel qui devient conductrice lorsqu’elle est humidifiée par le brouillard ou simplement par condensation. Un courant de fuite s’établit alors à travers la couche superficielle et des arcs électriques peuvent prendre naissance. Dans certaines conditions, ils se développent jusqu’à provoquer le contournement total de l’isolateur.

Pollution désertique
Parmi les phénomènes qui caractérisent la nature désertique, figure le vent de sable. Celui-ci induit des dépôts de sable sur les surfaces des isolateurs. De la même façon que précédemment, lorsque ces dépôts sont humidifiés, les couches de sable deviennent plus au moins conductrices à cause de l’existence de sels dans le sable. Après, nous assistons aux mêmes phénomènes constatés dans le cas précédant.

Pollution industrielle

Le problème de la pollution industrielle concerne les lignes qui passent près des zones industrielles (les fumées dégagées par des usines, raffineries, cimenteries, minerais …. etc.), près des grandes villes (les gaz d’échappement des véhicules) ou près des terrains agricoles (les engrais utilisés en agriculture).

Pollution mixte 

Ce type de pollution est le plus dangereux ; c’est la résultante de l’existence de différents types de pollution dans la même zone, comme dans le cas des zones industrielles se trouvant en régions côtières.

Pollution des isolateurs 

La pollution est un phénomène qui agit négativement sur le comportement des isolateurs de haute tension. C’est un paramètre important à prendre en considération lors du choix et du dimensionnement des chaînes d’isolateurs. La pollution provoque la formation d’une couche sur la surface des isolateurs. Ces couches de pollution, quand elles sont humidifiées, réduisent considérablement la résistivité des isolateurs ce qui conduit à la diminution de leur tension de tenue. Notons que cette couche de pollution n’est pas homogène et sa distribution n’est pas uniforme. La non homogénéité est due à la présence de différents agents polluants dans une même région, et la non-uniformité de la répartition sur les surfaces des isolateurs est due aux profils des isolateurs, le sens et la direction des vents dans cette région, la pluie, la position de la chaîne d’isolateurs par rapport au sol (verticale, horizontale, inclinée), la position de l’isolateur dans la chaîne, le degré de pollution du site où se trouvent les isolateurs ainsi que la surface inférieure ou supérieure de l’isolateur.

Influences des conditions climatiques sur la distribution de la pollution 

Humidité : L’humidification de l’air fait accroitre la conductivité des dépôts polluants, ce qui entraine la diminution de la tenue des isolateurs pollués.

Température : Les hautes températures provoquent l’assèchement des dépôts polluants et entrainent l’augmentation de leur résistivité et par conséquent l’élévation de la tenue des isolateurs pollués. Cependant, la différence de température entre le jour et la nuit peut provoquer le phénomène de condensation et l’humidification de la couche de pollution.

Vent : Il est évident que le vent constitue l’agent qui assure le transport des poussières et des sels marins qui viennent se déposer sur la surface de l’isolateur, par contre les fortes vitesses de vent peuvent apporter une aide au nettoyage des isolateurs, donc le vent peut se comporter dans ce cas comme agent d’auto nettoyage.

Pluie : les fines pluies peuvent mouiller les surfaces polluées, ce qui augmente les risques de contournement. D’autre part les fortes pluies permettent en général de nettoyer les surfaces polluées des isolateurs.

Impact de la pollution

Les couches polluantes qui s’accumulent à la surface des isolateurs engendrent une conductivité électrique superficielle. Celle-ci modifie la répartition du potentiel le long de la ligne de fuite. La tension de rupture diélectrique de l’air peut être atteinte entre deux points de la surface isolante entrainant l’amorçage d’un arc électrique qui court-circuite une partie de la ligne de fuite.

Arc non localisé 

L’arc électrique s’éteint rapidement puis, se réamorce à un autre endroit et ainsi de suite. Il y a apparition de courants de fuites entrainant une petite perte d’énergie, généralement supportable par le réseau de distribution.

Arc fixe 

L’arc électrique se fixe sur la surface de l’isolateur, soit en s’y maintenant (courant continu) soit, en se réamorçant au même endroit (courant alternatif). Cet arc peut entrainer par effet thermique une dégradation du support isolant de l’élément défaillant.