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Finite element modeling of electric field distributions around a resistive glazed post station insulator covered with ice = Modélisation par éléments finis de la distribution du champ électrique autour d'un isolateur de poste avec une couche semi-conductrice recouvert de glace

Jaiswal Vinay Kumar. (2005). Finite element modeling of electric field distributions around a resistive glazed post station insulator covered with ice = Modélisation par éléments finis de la distribution du champ électrique autour d'un isolateur de poste avec une couche semi-conductrice recouvert de glace. Thèse de doctorat, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

L'objectif principal de cette recherche est d'étudier la distribution du potentiel et du champ électrique autour d'un isolateur de poste standard recouvert d'une couche semi-conductrice à fréquence industrielle, en présence de chocs de foudre et de manoeuvre sous des conditions givrantes. Les distributions sont calculées numériquement en utilisant la méthode des éléments finis (FEM), L'influence des épaisseurs et de la conductivité de la couche semi-conductrice, de la couche de glace et du film d'eau a été étudiée afin d'améliorer la performance électrique des isolateurs recouverts de glace. La minceur de la couche semi-conductrice exige un très grand nombre de mailles en raison de la frontière ouverte autour de l'isolateur. Pour réduire le nombre d'éléments, la frontière ouverte est simulée en utilisant une forme de la transformation de Kelvin. Le temps de calcul est comparé à celui avec la frontière artificielle. On observe une économie considérable de temps dans le cas de la transformation de Kelvin appliquée à un isolateur avec couche semi-conductrice recouvert de glace humide.

Les résultats de simulation ont été confirmés par des expériences de laboratoire, et on a trouvé que le choc de man?uvre est le facteur limite dans la conception des isolateurs de couche semi-conductrice pour des conditions de glace, contrairement à des conditions propres (sans la présence de glace sur les isolateurs et où le facteur limite est le choc de foudre). La glace humide accumulée sur l'isolateur a très peu d'effet sur la distribution du champ électrique quand cet isolateur est soumis aux chocs de foudre. Toutefois, s'il est soumis aux chocs de man?uvre, la glace accumulée a un effet important sur la distribution du champ électrique et, par conséquent, sur le comportement diélectrique de l'isolateur. Sous chocs de foudre, l'instant du contournement se produit après la crête de l'onde de tension aussi bien pour un isolateur propre que pour un isolateur recouvert de glace humide; sous chocs de man?uvre. Par contre, cet instant se produit avant la crête de l'onde de tension pour un isolateur propre, et après celle-ci pour un isolateur recouvert de glace.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Thèse de doctorat)
Date:2005
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Doctorat en ingénierie
Nombre de pages:148
ISBN:1412312639
Identifiant unique:10.1522/24109549
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
Lowther, David A
Mots-clés:Champs électriques--Modèles mathématiques, Isolateurs électriques, Méthode des éléments finis, Mécanique des glaces, Foudre, Verglas, Electric fields--Mathematical models, Electric insulators and insulation, Finite element method, Ice mechanics, Lightning, Glaze (Meteorology), THESE, MODELISATION, MATHEMATIQUE, ELEMENT, FINI, CHAMP, ELECTRIQUE, ISOLATEUR, GLACE, DISTRIBUTION, SEMI-CONDUCTEUR, PERFORMANCE, EPAISSEUR, COUCHE, CONDUCTIVITE
Déposé le:01 janv. 2005 12:34
Dernière modification:03 mai 2013 00:52
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