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

Résumé

En ingénierie de la haute tension, le calcul du champ électrique soumis aux matériaux diélectriques est une procédure fondamentale pour la conception, la maintenance et les besoins de recherche. Dans ce contexte, les chercheurs choisissent généralement une configuration d'électrodes pour simuler le scénario le plus défavorable du point de vue champ. Le système le plus souvent utilisé est la configuration tige - plan, qui produit au bout de l'électrode HT un champ non uniforme très intense. Pour les isolateurs d'extérieur, l'air est le milieu diélectrique. Par conséquent, plusieurs travaux ont été effectués pour comprendre le processus complexe du contournement dans l'air. Les investigations ont étudié ce phénomène complexe pour expliquer le comportement d'une électrode tige de diamètre donné et des distances d'intervalle d'air avec des tensions continues et/ou impulsionnelles.

Le processus du claquage d'un diélectrique peut être divisé en succession de différents phénomènes physiques hautement non linéaires et dépendant des dimensions de la configuration étudiée. À peine quelques recherches ont été effectuées sur les faibles intervalles d'air soumis à une tension alternative, qui représente pourtant le régime permanent d'opération des équipements HT. Les rares investigations qui ont été menées n'ont pas été concluantes sur le calcul du champ électrique maximal analytique et l'effet des variations des paramètres atmosphériques sur les tensions seuil d'apparition des couronnes de streamers.

En utilisant l'approximation hyperboloïde pour résoudre l'équation de Laplace, Coello a obtenue une équation devenue bien connue et qui est généralement utilisée dans les configurations tige ?plan pour calculer le champ maximal. Il existe nombre de travaux qui ont basé leurs calculs sur cette équation en utilisant des tensions de type continu ou impulsivement. Une récente investigation a été menée sur la précision de cette formule pour la détermination de la tension seuil d'apparition des couronnes en AC, dans de faibles intervalles d'air, avec deux électrodes tiges. Elle a prouvé qu'il y avait une différence entre les résultats calculés et ceux obtenus expérimentalement.

Alors, des tests de laboratoire étendus et des simulations numériques ont été menés pour un système d'électrodes tige - plan avec de faibles distances d'intervalle d'air pour calculer et analyser le champ électrique maximal au bout de l'électrode hémisphérique HT. Ces investigations ont conduit à l'élaboration d'une équation empirique précise pour ce type de géométrie spécifique. Aussi, des facteurs de non uniformité appropriés ont été déterminés à partir des faisceaux de données. Ils fournissent des résultats raisonnablement précis pour des besoins pratiques en ingénierie.

Des investigations sur l'effet de la pression atmosphérique et de la variation de la température sur la tension seuil d'apparition des couronnes de streamers ont été aussi menées en laboratoire dans les gammes de pression allant de 101.8 kPa à 22.8 kPa et de température allant de - 20°C à 20°C. Des facteurs de correction appropriés, pour la variation des paramètres atmosphériques mentionnés ci-dessus, ont été déterminés à partir des résultats de laboratoire et comparés avec les données expérimentales.