Des isolants polymères ont été appliqués sur les lignes aériennes et dans les sous-stations dès 1960. Plusieurs polymères différents ont été essayés au fil des ans, souvent avec des résultats différents. Par exemple, le polytétrafluoroéthylène (également connu sous le nom de Téflon) semblait prometteur au début et a été utilisé dans les isolants fabriqués en Italie à partir de 1965 environ. Mais ce matériau a été rapidement abandonné car inadapté. D'autres polymères qui revendiquent des performances antipollution supérieures à celles de la porcelaine et du verre comprennent le caoutchouc éthylène-propylène (EPR), le monomère éthylène-propylène-diène (EPDM), le caoutchouc de silicone (SR) et divers « alliages » de ces polymères. Dans cette contribution éditée en 2015 à l'INMR, l'expert T&D Alberto Pigini a discuté de certains des facteurs à prendre en compte lors de la sélection du matériau de boîtier polymère le plus approprié pour une application d'isolation extérieure.
Bien que chaque famille de matériaux polymères soit généralement désignée sur la base de son polymère principal en vrac, il est important de noter que chaque matériau isolant est formulé en utilisant sa propre « recette » unique. Des ingrédients spécifiques tels que des charges, des colorants et d'autres additifs sont ajoutés au polymère en vrac principal pour l'optimiser du point de vue du coût, de la production et des performances. En fait, une question qui reste seulement partiellement résolue est celle de déterminer le meilleur moyen d'obtenir une « empreinte digitale » fiable de chaque matériau polymère. Ceci est considéré comme le meilleur moyen d'assurer aux clients que les isolateurs qui leur sont expédiés sont exactement les mêmes que ceux pour lesquels des certificats d'essai de type et une expérience sur le terrain ont été fournis.
L'EPR, l'EPDM et le SR (dans leurs différentes formulations exclusives) se sont révélés être les polymères les plus appropriés avec différents ordres de mérite du point de vue de la résistance aux contraintes électriques, chimiques, environnementales et mécaniques. Le SR, par exemple, est un matériau de transfert hydrophobe (HTM). Cela signifie qu'il présente non seulement une hydrophobie intrinsèque, mais également la capacité unique de restaurer l'hydrophobie à la surface avec un faible « temps de récupération » si l'hydrophobie est temporairement perdue en raison de conditions de service telles qu'un fort mouillage. C'est principalement grâce à cet avantage que le SR a prévalu sur les autres polymères et est même devenu lede facto« standard » pour la plupart des applications HT en courant alternatif et continu – en particulier lorsque des performances améliorées en matière de pollution sont requises. L'expérience sur le terrain avec cette famille de polymères a été généralement positive pour les applications en ligne et en sous-station, renforçant ainsi la forte préférence du marché.
Dans le même temps, il est important de souligner que l'expérience suggère que l'isolation SR peut ne pas toujours répondre aux attentes des utilisateurs dans des environnements de service extrêmement difficiles (par exemple ceux présentant des dépôts hautement solubles et non solubles sur les isolateurs et avec une humidité fréquente par le brouillard). Dans des conditions aussi difficiles, la récupération de l’hydrophobie peut ne pas être assez rapide, annulant ainsi les bénéfices. Ce comportement a été confirmé ces dernières années par des tests de vieillissement sévères (peut-être trop sévères) en laboratoire au cours desquels différents modèles et matériaux d'isolants ont été exposés pendant des milliers d'heures à différentes conditions de contrainte, notamment le brouillard salin, la pluie, le brouillard propre, les périodes de séchage et les UV (voir Fig . 1). La figure . 2 montre des exemples de dégradation subie sous courant continu. Pour obtenir une indication de l'état de l'isolant après vieillissement, la résistance à la pollution a été déterminée à l'aide de la méthode du « flashover rapide » à une salinité de 80 kg/m.3. La figure . 3 montre une comparaison des isolateurs en termes de ligne de fuite spécifique unifiée (USCD) requise sous DC. Dans de telles conditions extrêmes simulées, il a été constaté que les performances des isolants EPDM et EPR étaient en réalité supérieures à celles du SR. Cela était probablement dû au fait que la résistance au cheminement et à l'érosion par tout matériau polymère est plus importante que le transfert d'hydrophobie dans ces types d'environnements extrêmes.
Enfin, il existe des situations dans lesquelles l'adoption d'isolateurs composites n'a pas été dictée par des performances supérieures en matière de pollution, mais plutôt par d'autres considérations, telles qu'une sécurité améliorée. En fait, cela est de plus en plus le cas pour les boîtiers destinés aux applications de sous-stations CA dans des environnements relativement propres, où la conception électrique est davantage dominée par les performances d'impulsion de commutation que par la pollution. Bien qu'il soit possible que les isolants en silicone offrent également la meilleure solution dans ce cas, la comparaison technique et économique de « l'approche SR standard » avec des options polymères alternatives non mentionnées ci-dessus ne doit pas être automatiquement écartée. Trop de standardisation limite l’innovation.