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Spectroscopic investigation of arc over an ice surface

Nekahi Azam. (2011). Spectroscopic investigation of arc over an ice surface. Thèse de doctorat, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

L'accumulation de glace sur les isolateurs de lignes de transport d'énergie électrique et de leurs postes est reconnue comme un problème majeur qui peut causer le contoumement des isolateurs et dans certaines conditions l'interruption de courant. Ce phénomène commence par des activités de décharge de couronne, s'ensuit la formation d'arcs partiels qui peut se développer en arcs de contoumement. Dû à la complexité de ce processus, qui résulte de l'interaction des décharges avec le film d'eau formé à la surface de la glace, le phénomène de contoumement n'est pas encore entièrement compris. Pour une meilleure connaissance des mécanismes en jeu dans l'arc de contoumement et d'autres types de décharge le précédant, il sera nécessaire de développer certaines connaissances concernant des paramètres comme la température et la concentration d'autres espèces d'ions. De plus, afin de développer des modèles mathématiques pour la propagation de décharges, une estimation de la conductivité de canal de décharge est nécessaire. Le courant circulant dans ce canal conducteur fournit l'énergie nécessaire aux activités d'ionisation à l'intérieur de ce canal. La conductivité de ce dernier est une fonction directe de sa température, ce qui illustre le besoin de mesurer la température de ces décharges. Jusqu'à présent, pour un arc apparaissant le long d'une surface de glace, on a arbitrairement donné à cette température a une valeur de 5000 K, mais sans preuve expérimentale. L'existence d'équilibre thermodynamique local (ETL) est un autre aspect important pour proposer des théories et des modèles, mais ceci n'a pas été vérifié pour l'arc de contoumement sur les isolateurs recouverts de glace. La vérification de condition d'ETL exige des informations sur la température et la concentration de diverses espèces ioniques, ainsi que sur la densité d'électron et sur le degré d'ionisation.

L'objectif principal de cette recherche est d'approfondir nos connaissances du contournement des isolateurs recouverts de glace en mesurant et en calculant plusieurs paramètres importants dans le canal de décharge. La mesure des températures rotationnelles et d'excitation, et de la densité d'électrons pendant la propagation d'arc est préalablement nécessaire. De plus, l'effet du courant de décharge, du type de tension et de sa polarité sur la variation des paramètres d'arc ci-haut mentionnés devrait être étudié. Sur les bases de ces données, la condition d'ETL pourrait être examinée.

Le diagnostic spectroscopique de plasma est une méthode de test non destructive qui a été utilisée pour atteindre les objectifs mentionnés. La lumière émise d'un arc sur une surface de glace a été transmise à un spectromètre. Les spectres obtenus ont été utilisés pour étudier la nature et la concentration d'espèces d'ions. Les températures du gaz et des électrons, ainsi que leur densité, ont été également mesurées à l'aide de méthodes appropriées.

Les températures rotationnelles mesurées se situaient entre 4000 et 6500 K, alors que l'intensité de courant a augmenté de 200 à 700 mA pendant la propagation des décharges. Il a été observé que dans les mêmes conditions expérimentales, les températures des arcs en courant continu positif étaient plus élevée que celle des arcs en courant continu négatif. De plus, les températures d'arc en courant alternatif étaient plus faible que celles en courant continu positif et prohes de celles en courant continu négatif. La température d'excitation mesurée se situait à environ 9000 K et ne variait pas signifïcativement en fonction du courant de décharge. La densité d'électron augmentait avec l'augmentation du courant. Pour les courants variant de 200 à 700 m A, les densités d'électron ont augmenté de 1 à 2 xlO17 cm"3. Les densités d'électron étaient supérieures à 2.5xlO17 cm"3 avant l'apparition de l'arc de contournement. Les différences entre les températures rotationnelles et d'excitation ont montré que l'arc n'était pas dans un état d'équilibre thermique.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Thèse de doctorat)
Date:2011
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Doctorat en ingénierie
Nombre de pages:142
ISBN:9781412317795
Identifiant unique:10.1522/030285770
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie > Génie électrique et génie électronique
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Programmes d'études de cycles supérieurs en ingénierie
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Farzaneh, Masoud
Mots-clés:Glace--Prévention, Isolateurs électriques, Lignes électriques--Givrage--Prévention, Electric insulators and insulation, Electric lines--Ice prevention
Déposé le:16 nov. 2012 09:32
Dernière modification:20 nov. 2012 13:58
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