Thèse - Pierre Quennehen

Résumé: Une baisse constatée de la résistivité de l’isolation en PVC de certains câbles haute tension unipolaires conduit à s’interroger sur leur aptitude à assurer leur fonction. Cette étude avait pour objectif de fournir des éléments de réponse concernant en particulier l’origine de cette variation de résistivité et ses conséquences sur la tenue diélectrique. Les caractérisations ont porté sur des câbles usagés dont les propriétés avaient évolué au cours de leur utilisation. Les caractérisations physico-chimiques (spectroscopie et microscopie IR, spectroscopie UV, MEB-EDX et coulométrie) ont mis en évidence que le vieillissement du câble résultait d’un mécanisme de déshydrochloruration. La  présence  de  deux  modes  de  conduction  dans  le  matériau  a  été  observée :  une  conduction électronique à basse température (< -10°C) et une conduction ionique à température ambiante et au-delà.  La  présence  de  ces  deux  modes  de  conduction  est  compatible  avec  le  mécanisme  de déshydrochloruration. Au contraire d’une loi d’Arrhénius, les vieillissements artificiels ont mis en évidence un effet de seuil de température dans l’activation du mécanisme à l’origine de la chute de résistivité. La tenue diélectrique des câbles a été confortée par des essais à des tensions ou à des températures bien au-delà des valeurs nominales. Les mesures de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) ont mis en évidence des surchauffes ponctuelles plus ou moins prononcées qui se corrèlent aux chutes de résistivités constatées, et peuvent donc être considérées comme étant à l’origine des  évolutions constatées.

Mots clefs: poly (chlorure de vinyle), PVC, câbles, vieillissement, isolation, propriétés électriques, claquage, tenue diélectrique, propriétés diélectriques, déshydrochloruration.

Thèse dirigée par Pascal  RAIN et codirigée par Isabelle ROYAUD

préparée au sein du Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble et du Laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères, Lyon 1
dans l'École Doctorale Ingénierie – Matériaux Mécanique Energétique Environnement Procédés Production

Jury :
M. Serge AGNEL
Professeur, Université de Montpellier (Rapporteur)
M. Xavier COLIN
Professeur, Arts et Métiers ParisTech (Rapporteur)
M. Juan MARTINEZ-VEGA
Professeur, Université de Toulouse (Membre)
Mme Isabelle ROYAUD
Professeur, Université de Lorraine (Membre)
M. Pascal RAIN
Professeur, Université de Grenoble Alpes (Membre)
M. Gérard SEYTRE
Directeur de recherche émérite, CNRS de Lyon (Membre)
M. Thierry ESPILIT
Ingénieur Chercheur, EDF R&D - LME (Invité)
M. Olivier GAIN
Ingénieur de recherche, Université de Lyon (Invité)