Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Les conducteurs et les isolateurs des lignes de transport électrique des régions froides canadiennes et québécoises sont souvent recouverts de glace et parfois ont à subir des changements rapides de température. Durant un réchauffement, un film d'eau peut se former en surface des dépôts de glace; en raison de la tension appliquée, ce film, d'eau favorise l'apparition de décharges électriques qui peuvent se développer en un contournement électrique. Une étude expérimentale a été entreprise en vue d'étudier le rôle joué par le film d'eau sur le comportement électrique des isolateurs recouverts de glace. A cet effet, les variations de température se rapprochant de celles rencontrées dans la nature en régime de fonte ont été reproduites en laboratoire à l'intérieur d'une chambre réfrigérée.

La première partie du travail est consacrée à la mise au point d'une méthode pour mesurer la valeur de la tension minimale de contournement (VMF) en régime de fonte. Les résultats montrent que la tension minimale de contournement est plus faible lorsque la tension appliquée sur la chaîne d'isolateurs est augmentée au moment où la température de la glace est entre -0.5 et 0°C. Les résultats indiquent de plus, que la tension minimale de contournement en régime de fonte (78 ± 3 kV), pour une chaîne de quatre isolateurs couverts de 2 cm de glace, est pratiquement semblable à celle mesurée en régime d'accumulation. En régime de fonte comme en régime d'accumulation, l'activité de décharge s'amorce dès la formation du film d'eau. Par la suite, le développement de l'arc blanc et du contournement dépend de l'épaisseur et de la longueur des glaçons ainsi que du niveau de la tension appliquée.

La seconde partie de l'étude porte sur les effets de la glace formée à partir de gouttelettes d'eau conductrice et de la contamination des isolateurs couverts de glace sur la valeur de la tension minimale de contournement en régime de fonte. L'addition de sel dans l'eau et la précontamination des isolateurs permettent de simuler respectivement deux conditions de contamination rencontrée, 1'une dans les régions côtières et l'autre, au voisinage des industries. Les résultats indiquent que la valeur de la tension minimale de contournement mesurée en régime de fonte et celle en régime d'accumulation pour les deux types de pollution sont sensiblement les mêmes. En outre, la valeur de la tension minimale de contournement diminue d'une façon exponentielle, lorsque la conductivité de l'eau augmente. A partir d'une certaine limite (200 µS/cm) la tension de contournement reste constante.

Enfin, les observations visuelles des échantillons de glace formée sur les isolateurs ont permis de constater que le passage du courant de fuite se fait à l'intérieur des glaçons situés sur la ligne d'arc de la chaîne d'isolateurs. Ceci confirme le fait que le contournement des isolateurs couverts de glace est différent de celui des isolateurs humides et pollués. En effet, dans ce dernier, le mécanisme de contournement est relié au développement de bandes sèches sur la surface des isolateurs. Dans le cas des isolateurs recouverts de glace, le contournement dépend de la longueur et de l'épaisseur de la glace formée en bordure des jupes d'isolateurs ainsi que de la formation d'un film d'eau sur la surface de la glace.