Qu'est-ce que l'isolation et pourquoi se dégrade-t-elle ?

Qu'est-ce que l'isolation et pourquoi se dégrade-t-elle ?

L’isolement électrique se dégrade au fil du temps en raison des diverses contraintes qui l’affaiblissent tout au long de sa durée de vie utile. L’isolement est conçu pour résister à ces contraintes pendant un nombre d’années défini correspondant à sa durée de vie utile. Celle-ci s’étend en général sur plusieurs décennies.

Les contraintes anormales peuvent accélérer le processus naturel de vieillissement susceptible de réduire considérablement la durée de vie utile de l’isolement.

Pour cette raison, il est recommandé d’effectuer régulièrement des tests pour déterminer si le processus de vieillissement est accéléré et, si possible, d’identifier si les effets sont réversibles ou pas.

Les tests de diagnostic d’isolement ont les fonctions suivantes: 

• Qidentifier l’accélération du vieillissement, 
• Qidentifier la cause de ce vieillissement, 
• Qidentifier les éventuelles actions correctives à appliquer.

Dans leur forme la plus simple, les tests de diagnostic se déroulent sous forme de « tests ponctuels ». La plupart des professionnels de la maintenance électrique réalisent des tests ponctuels en appliquant une tension au niveau de l’isolement et en mesurant la résistance. Le diagnostic dans ces cas se contente d’indiquer si l’isolement est bon ou mauvais. Mais que se passe-t-il après ce diagnostic ? C’est un peu comme aller chez le médecin avec une mauvaise toux et s’entendre dire « Vous avez une mauvaise toux ». Vous ne vous satisferiez pas de cette seule information. Vous voudriez que le médecin vous examine et vous dise pourquoi vous avez une mauvaise toux et comment il peut vous soigner.

Pour les tests d’isolement, procéder à un test ponctuel uniquement revient à demander à un médecin de vous dire si vous êtes en bonne santé ou malade.

Ce sont-là des informations élémentaires. Ces tests conviennent généralement pour les circuits basse tension pour lesquels le coût d’une panne est faible et dont l’équipement peut être remplacé facilement et à peu

de frais. Le matériel testé étant un équipement basse tension, ces tests sont généralement effectués à partir d’une tension de test de 500 ou 1 000 V avec laquelle les équipes de maintenance électrique seront familières.

Cependant, si le médecin consigne les résultats de son examen et les compare avec ceux de précédentes visites, alors un schéma pourrait se dessiner et inciter le médecin à prescrire des médicaments. De la même façon, si les relevés de résistance d’isolement sont enregistrés et comparés avec les valeurs précédemment obtenues, il pourra être possible d’identifier une tendance et de prescrire les mesures correctives nécessaires.

QU’EST-CE QUE L’ISOLEMENT?

Le moindre fil électrique contenu dans un équipement, qu’il s’agisse d’un moteur, d’un générateur, d’un câble, d’un transformateur ou d’un interrupteur, est isolé d’une façon ou d’une autre. Le câble lui-même (généralement en cuivre ou en aluminium) doit conduire le courant électrique qui alimente les équipements électriques aussi facilement que possible, tandis que l’isolant doit résister à ce courant, afin de le conserver dans le conducteur. La loi d’Ohm formulée sous la forme de l’équation suivante permet de comprendre le test d’isolement:

E = I x R

Où, 

E = tension en volts 

I = courant en ampères 

R = résistance en ohms

Pour une résistance donnée, plus la tension est élevée, plus il y a de courant. Par ailleurs, plus la résistance du fil est faible, plus grande est la quantité de courant acheminé à la même tension.

Aucun isolement n’est parfait (à savoir, la résistance ne dure pas éternellement), par conséquent, une certaine quantité de courant circule le long de l’isolant ou à travers celui-ci vers la terre. Même si la quantité de courant est infime, elle reste le principal facteur sur lequel repose l’équipement de test d’isolement.

Qu’est-ce qu’un « bon » isolement ? « Bon » signifie que la résistance au passage du courant est relativement élevée. Employé pour décrire un matériau isolant,

« bon » signifie aussi « la capacité à maintenir une résistance élevée ». La mesure de résistance donne une indication de la qualité de l’isolement.

Quelles sont les causes de dégradation de l’isolement ?

Il existe cinq causes principales de dégradation de l’isolement. Elles interagissent les unes avec les autres et provoquent une spirale de dégradation progressive de la qualité de l’isolement.

Stress électrique

L’isolement se destine à une application particulière. Les surtensions et sous-tensions causent des contraintes anormales susceptibles de conduire à la fissuration ou délaminage de l’isolement.Stress mécanique

Certains dommages mécaniques, comme un coup de bêche porté à un câble, sont relativement évidents, mais un stress mécanique moins visible peut également se produire à travers l’utilisation d’une machine mal équilibrée ou de fréquents arrêts et démarrages. Les vibrations causées par la machine peuvent nuire à la qualité d’isolement.

Attaques chimiques

Nous savons que les vapeurs corrosives peuvent compromettre la qualité de l’isolement, ce que l’on sait moins, c’est que la saleté et l’huile peuvent également réduire l’efficacité de l’isolement.

Stress thermique

Le fonctionnement d’une machine en conditions de froid ou de chaleur excessives entraînera l’expansion ou la contraction de l’isolant et provoquera l’apparition de fissures et autres anomalies. Cependant, le stress thermique se produit également à chaque fois qu’une machine est démarrée ou arrêtée. À moins que la machine n’ait été conçue pour un usage intermittent, chaque cycle d’arrêt/démarrage aura des effets négatifs sur le processus de vieillissement de l’isolement.

Contamination environnementale

La contamination environnementale couvre une multitude de facteurs, allant de l’humidité générée par les processus à l’humidité ambiante d’une journée chaude et humide, sans oublier les attaques des rongeurs qui s’introduisent dans l’isolant.

ILa dégradation de l’isolement débute dès la mise en service. L’isolant est conçu pour de nombreuses années de service en conditions normales d’utilisation. Cependant, certaines conditions anormales peuvent avoir un effet nuisible qui, si rien n’est fait, accélérera la vitesse de dégradation et entraînera à terme une défaillance de l’isolant. L’isolant est réputé défaillant lorsqu’il ne parvient pas à prévenir le passage du courant électrique dans les chemins indésirables. Cela comprend le flux de courant à travers les surfaces externes ou internes de l’isolant (courant de fuite en surface), à travers le corps de l’isolant (courant de conduction) ou autre.

Par exemple, des micro-perforations ou des fissures peuvent apparaître dans l’isolant, ou de l’humidité et des corps étrangers peuvent pénétrer les surfaces. Ces contaminants s’ionisent facilement sous l’effet d’une tension appliquée fournissant un chemin de faible résistance pour le courant de fuite de surface qui augmente par rapport aux surfaces sèches non contaminées. Le nettoyage et le séchage de l’isolant, cependant, pourront aisément remédier à cette situation.

D’autres facteurs nuisibles peuvent toutefois causer une détérioration difficile à inverser. Cependant, une fois que la dégradation de l’isolant a commencé, l’interaction entre ces différents facteurs en accélère le déclin.