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

Résumé

Les isolateurs constituent des éléments essentiels dans le bon fonctionnement des réseaux d'énergie électrique. Cependant, l'accumulation de glace sur leur surface peut entraîner une diminution de leur tenue diélectrique pouvant conduire à des contournements électriques considérés comme des phénomènes extrêmement complexes et dangereux. Dans ce contexte, il peut s'avérer très utile, afin d'améliorer la fiabilité des réseaux électriques, de pouvoir prédire l'imminence de ces contournements.

D'après certains travaux réalisés sur les isolateurs pollués, il a été déterminé que le courant de fuite (CF) est une source évidente d'informations sur le comportement des isolateurs pollués. Celui-ci est de plus facilement mesurable en ligne. Ainsi, durant les périodes d'accumulation de glace, considérées comme des régimes de pollution sévère, une analyse détaillée du CF pourrait permettre d'identifier une signature du contoumement ou de la tenue des isolateurs recouverts de glace.

Cette étude est donc consacrée à l'analyse du courant de fuite mesuré sur les isolateurs recouverts de glace en périodes d'accumulation et en périodes de fonte. L'objectif est d'en recueillir des informations pouvant aider à mieux comprendre le comportement des isolateurs sous condition de givrage atmosphérique. Ces informations peuvent, par ailleurs nous renseigner sur la sévérité des précipitations et ainsi nous permettre de déterminer la probabilité de contoumement. Elles seraient par conséquent fort utiles dans l'élaboration d'un système de surveillance en temps réel pouvant prédire l'imminence du contoumement électrique des isolateurs opérant dans des postes stratégiques.

Les différents résultats de l'analyse du courant de fuite nous ont permis d'extraire, autant pour la période d'accumulation que pour celle de fonte, un nombre important d'informations à partir notamment de son amplitude et de sa forme d'onde. Ces mformations constituent des Outils indéniables dans l'étude du comportement électrique des isolateurs recouverts de glace.

L'analyse temporelle du CF réalisée au cours d'une accumulation de glace a montré que l'évolution temporelle de ce dernier passe par deux périodes distinctes. Le temps de transition ts entre ces deux périodes peut être facilement déterminé à l'aide du rapport de la valeur efficace sur la valeur moyenne du courant de fuite.

Les résultats obtenus ont montré que selon le type d'isolateur utilisé, le temps de la transition ts permet d'estimer la quantité de glace accumulée ainsi que le taux d'accumulation moyen si le début de l'accumulation est détecté.

De plus, il a été montré que l'influence de la conductivité de l'eau d'accumulation est significative après la formation du pont de glace entre les jupes de l'isolateur. Au cours de cette période, l'influence de la conductivité peut être facilement évaluée en étudiant les fluctuations de l'enveloppe du courant de fuite.

Les résultats obtenus montrent aussi que la distance entre les jupes de l'isolateur a une influence directe sur l'évolution temporelle de l'enveloppe du courant de fuite. Il a ainsi été constaté que la relation entre le pas de l'isolateur et le temps de transition est presque linéaire.

Au cours de la période de fonte, l'évolution du courant de fuite comporte deux régimes: un «transitoire» et un «permanent». Le premier est caractérisé par une augmentation progressive de la fréquence d'apparition des décharges électriques tandis que le second se caractérise par l'établissement permanent de l'arc électrique blanc et par une augmentation importante de l'amplitude du courant de faite.

Le passage du régime transitoire au régime permanent se fait pour une valeur crête du courant de faite située autour de 20 mA.

L'étude fréquentielle du CF a montré que le déphasage permet clairement de détecter le début de l'accumulation.

Enfin, en se basant sur l'étude de l'évolution de la fréquence d'apparition des décharges électriques au cours de la période de fonte, un outil numérique utilisant les réseaux de neurones a été développé. Celui-ci permet de générer un signal d'alerte indiquant l'approche de l'établissement de l'arc électrique.