Water tree influence on the dielectric properties of polymers
Influence des arborescences d'eau sur les propriétés diélectriques des polymères
Résumé
The water trees reduce the dielectric strength of the synthetic insulation of electrical cables. The mechanisms proposed for their growth is not very well understood. Moreover, to choose new materials, with a better résistance to the propagation of water trees, \ve need pertinent criteria based on a better knowledge of the phenomenon.
To analyse the water tree composition and for finding the characterisation parameters correlated with their composition, vve hâve examined the growth of individual water trees in watei -needle polyéthylène sample, in différent expérimental conditions (type and concentration of ions in solution, frequency of the voltage).
The concentration of water and SO^ and N(V ions in the water tree was analysed by Fourier transform infrared microspectroscopy on water tree slices. The analysis was made for différent distances from the water tree initiation point and for varions times of voltage application. This study shows that in polyéthylène the water tree opacity, determined in the visible light, is well correlated with the présence of water. We hâve deduced that the opacity can be considered as a pertinent factor to characterise the water tree résistance of materials.
In addition, for a given ion. there is a constant ratio between the ions concentration and water concentration in water tree. independently of the initial solution concentration. Depending on the nature of the ions, the ions concentration in water inside a water tree is twice to ten times greater than in the initial solution. The results obtained confirm that the mechanism of water tree growth is based on the displacement of the ions and water under the electric fiekl.
Les arborescences d'eau abaissent la rigidité diélectrique de l'isolation synthétique des câbles de transport d'énergie électrique. Les mécanismes de leur formation ne sont pas encore bien connus. Par ailleurs, pour sélectionner de nouveaux matériaux plus résistants aux arborescences d'eau on a besoin de critères pertinents fondés sur une meilleure connaissance du phénomène.
Pour analyser la composition de l'arborescence et pour trouver des paramètres de caractérisation bien corrélés avec sa constitution, nous avons examiné des arborescences d'eau individuelles développées dans des éprouvettes à aiguille d'eau en polyéthylène, dans diverses conditions expérimentales (nature et concentration des ions de la solution, fréquence de la tension).
La concentration en eau et en ions SO4"" et N02" dans l'arborescence a été étudiée par microspectroscopie infrarouge à transformée de Fourier sur des coupes de l'arborescence. L'analyse a été faite à différentes distances du site d'amorçage des arborescences, pour différents temps de mise sous tension. L'étude montre que dans le polyéthylène l'opacité des arborescences en lumière visible est bien corrélée à la présence de l'eau. Il en résulte que l'opacité peut être considérée comme un facteur pertinent de caractérisation de la résistance du matériau au phénomène des arborescences d'eau.
De plus, pour un ion donné, il existe un rapport constant entre la concentration en ions et en eau dans l'arborescence, indépendant de la concentration de la solution qui a servi à produire les arborescences. Selon la nature des ions, la concentration en ions dans l'eau de l'arborescence est deux à dix fois plus élevée que dans la solution initiale. Les résultats obtenus permettent d'interpréter la formation des arborescences par un mécanisme d'entraînement de l'eau par les ions sous l'action du champ électrique.
microspectroscopie
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)