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

Résumé

De la source d'énergie exploitée jusqu'à la consommation de l'électricité à la maison et en industrie, il existe tout un réseau de transport constitué de pylônes, d'isolateurs et de lignes de transmission. Or, ces réseaux, lorsqu'ils sont situés dans les régions à climat froid, se trouvent parfois exposés aux problèmes liés au givrage atmosphérique. En effet, une couche de glace peut s'accumuler sur les isolateurs, ce qui diminue leur tenue diélectrique. Lorsque cette couche fond en surface suite au rayonnement du soleil par exemple, une redistribution du champ électrique le long de l'isolateur peut entraîner l'apparition d'arcs électriques partiels, voir même un contournement électrique de l'isolateur à des niveaux de tension beaucoup plus faible qu'en absence de glace.

À cet effet, la Chaire industrielle sur le givrage atmosphérique des équipements des réseaux électriques (CIGELE) de l'UQAC, « a pour mandat d'étudier plusieurs phénomènes reliés au givrage atmosphérique, en particulier au givrage atmosphérique des équipements des réseaux électriques, de faire avancer les connaissances dans ce domaine, et d'en diffuser les résultats »\ L'objectif de ce projet de recherche, qui s'inscrit dans le cadre des projets de la CIGELE, porte sur l'étude des phénomènes électriques se produisant à la surface d'une couche de glace en présence d'un arc électrique partiel. Plusieurs outils d'analyse ont été développés afin d'atteindre l'objectif principal. À cette fin, le premier outil conçu et construit au laboratoire a été un système multimesures de potentiels sécuritaire. Le deuxième outil d'analyse a été un script par éléments finis. Ce dernier a deux fonctions : valider l'étalonnement du banc de mesures ; analyser et interpréter les mesures prises en laboratoire. Aucun modèle numérique n'est donc défini à l'avance.

Plusieurs phénomènes électriques ont été observés à la surface de glace en présence d'un arc électrique : la période de décharge électrique ; la période où l'échantillon de glace a un comportement résistif ; et la période où l'échantillon de glace semble être «en résonnance» avec l'arc électrique, c'est-à-dire où l'inductance de l'arc interagit avec la capacité de la glace. Seule la période de temps où l'échantillon de glace est encore résistif a pu être simulée par éléments finis afin de déduire la densité de courant. À l'aide d'une procédure par identification inverse, la méthode des éléments finis a été utilisée comme outils d'analyse et d'interprétation afin de démontrer que la résistance surfacique de l'échantillon de glace est inégale dans sa géométrie. À cet effet, une répartition non uniforme de la conductivité surfacique, afin de prendre en compte l'influence de l'épaisseur du film d'eau le long de la couche de glace, a été établie. Pour ce qui est de la période semblable à de la «résonnance», la discussion s'est limitée à sa probable provenance sans pouvoir l'expliquer, et ses possibles conséquences.