Les causes courantes de décharge partielle dans les systèmes à canaux chauds comprennent : la présence d'entrefers ou de vides dans le matériau isolant ou au niveau des interfaces ; distribution de champ électrique non-uniforme (telle que "l'effet de pointe" ); pénétration d'humidité ou vieillissement de l'isolant ; mauvais contact aux interfaces entre différents milieux diélectriques ; et les impuretés résiduelles résultant des processus de fabrication ou d'assemblage. Parmi ces facteurs, les entrefers et la concentration du champ électrique sont les deux principaux déclencheurs.
1. Espaces d’air ou défauts vides (cause la plus courante)
Si de minuscules bulles ou vides existent dans les couches d'isolation des tiges chauffantes, des câbles ou des connecteurs-étant donné que la constante diélectrique de l'air est nettement inférieure à celle des matériaux isolants solides-l'intensité du champ électrique dans ces entrefers augmentera fortement sous l'influence d'un champ électrique appliqué. Cela amène l'espace à atteindre en premier sa résistance au claquage diélectrique, déclenchant ainsi une décharge partielle.
Scénarios typiques : enrobage en silicone insuffisant ; emprisonnement d'air lors du moulage par injection de tiges chauffantes.
Manifestations : Une décharge partielle est détectée immédiatement après l'installation d'un nouveau système, ou les niveaux de décharge sont anormalement élevés pendant les premières étapes de fonctionnement.
Mécanisme clé : Une fois que le gaz dans l’entrefer est ionisé, il forme de minuscules arcs électriques qui érodent continuellement le matériau isolant environnant, élargissant progressivement la portée du défaut.
2. Champs électriques non-uniformes (l'"effet de pointe")
Aux bords des conducteurs, au niveau des bavures des bornes de câblage ou aux angles vifs des corps étrangers métalliques, le champ électrique devient très concentré, conduisant à une décharge « couronne ».
Emplacements typiques : noyaux d'électrodes de tige chauffante dépourvus de chanfreinage ; débris métalliques logés à l’intérieur des connecteurs ; coupures inégales ou irrégulières dans les couches de blindage des câbles.
Manifestations : les événements de décharge se produisent généralement à proximité des pics de tension, et le modèle de décharge partielle résolue en phase (PRPD) présente une distribution caractéristique en « oreille de lapin ».
Principe physique : selon la formule de l'intensité du champ électrique, plus le rayon de courbure est petit, plus l'intensité du champ est élevée ; cela le rend très susceptible de dépasser le seuil de claquage diélectrique local.
3. Pénétration d’humidité ou vieillissement de l’isolation
L'intrusion d'humidité ou le-vieillissement thermique à long terme des matériaux entraîne une dégradation des performances d'isolation. Cela entraîne une réduction de la rigidité diélectrique dans des zones localisées, les rendant sujettes à des décharges partielles même sous des tensions de fonctionnement normales.
Mécanisme de pénétration de l'humidité : sous l'influence d'un champ électrique, les molécules d'eau se décomposent pour générer du gaz, créant ainsi de nouveaux canaux pour les bulles de gaz.
Mécanisme de vieillissement : les couches de mica se délaminent et le gel de silicone se fissure, formant de minuscules espaces où une décharge partielle peut se produire.
Manifestations typiques : Une baisse simultanée des valeurs de résistance d'isolement et la présence de décharges partielles ; ceci est fréquemment observé dans des environnements-à forte humidité ou dans des équipements qui ont dépassé leur durée de vie.
4. Mauvais contact interfacial
À l'interface entre des matériaux différents (par exemple, entre un substrat en céramique et une électrode de cuivre, ou entre un gel de silicone et un boîtier métallique), si la liaison est faible ou si de minuscules espaces existent, une zone de « potentiel flottant » peut se former, déclenchant une décharge de surface.
On les trouve couramment sur : les bords des substrats DCB (Direct Bonded Copper) et les surfaces de contact entre les tiges chauffantes et leurs trous de montage dans les moules.
Facteurs de risque : Les cycles de dilatation et de contraction thermiques peuvent exacerber la séparation interfaciale, provoquant une aggravation progressive du phénomène de décharge.
5. Contamination par des impuretés ou des corps étrangers
Les copeaux métalliques, les fibres ou la poussière introduits lors des processus de fabrication, d'assemblage ou de maintenance peuvent agir comme des « germes » de décharge lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique à haute tension-.
Pratiques à haut-risques : incapacité à nettoyer correctement l'environnement environnant lors du remplacement des résistances chauffantes sur-site, ou utilisation de composés d'empotage de qualité inférieure contenant des bulles d'air emprisonnées.
Manifestations : La décharge est de nature stochastique et peut fluctuer en intensité en réponse aux vibrations ou aux variations de température.
Étude de cas industrielle : Une installation de moulage par injection de plastique a connu une décharge partielle persistante-entraînant l'épuisement de trois tiges chauffantes sur une période de trois-mois-en raison de copeaux de cuivre résiduels coincés à l'intérieur des connecteurs électriques.
