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

Résumé

La tenue diélectrique des isolateurs extérieurs est influencée par plusieurs facteurs de l'environnement. Dans les régions froides, le givrage atmosphérique est un de ces facteurs. Le dépôt de glace accumulé sur les isolateurs peut réduire leur rigidité diélectrique, causer leur contournement et, en conséquence, les pannes du service électrique. Ce problème a donné naissance à un grand nombre d'études dans plusieurs laboratoires réalisés sous tensions en AC et DC. Cependant, dans les réseaux de transport électriques, sans considérer la tension à la fréquence industrielle, les isolateurs sont soumis aux surtensions transitoires, telles que les surtensions de man?uvre provoquées par l'enclenchement et l'ouverture de lignes et quelques fois par les surtensions de foudre, causées par les décharges d'origine atmosphérique. Jusqu'ici, l'influence des surtensions transitoires dans le phénomène de contournement en conditions de givrage est plutôt méconnue, mais il semble que ces surtensions peuvent agir comme déclencheur dans le processus de contournement. D'ailleurs, au meilleur de notre connaissance, très peu d'études ont été rapportés au sujet de la performance électrique des isolateurs recouverts de glace sous tensions impulsionnelles.

L'objectif principal de ce mémoire de maîtrise est d'examiner de façon expérimentale la performance électrique des isolateurs recouverts de glace sous tensions impulsionnelles (chocs de foudre et de man?uvre). En utilisant un isolateur de poste en porcelaine, un dépôt de glace a été accumulé artificiellement (en laboratoire) et la tension de contournement critique (V50) a été déterminée au moyen de la méthode de « montée et descente » décrite dans la norme CEI 60-1.

Les résultats obtenus montrent que, sous chocs de foudre, l'influence de la glace dans la tension de contournement d'isolateurs est négligeable. Cependant, sous chocs de man?uvre, la tension V50 des isolateurs recouverts de glace diminue de 21% et de 36% pour les polarités positive et négative respectivement, par rapport à l'isolateur en conditions propres. Aussi, les paramètres de la glace et du milieu environnant qui affectent la tension V50 des isolateurs recouverts de glace sous tensions impulsionnelles ont été examinés dans les deux polarités de tension.

Ainsi, pour l'étude de l'influence de la conductivité de l'eau d'accumulation, quatre valeurs ont été considérées: 30, 80, 160 et 250 jj,S/cm (à 20°C). Ces essais ont été réalisés à une température constante de 0°C. Dans le cas de l'étude de l'influence de la géométrie du dépôt de glace (longueur et position des intervalles d'air), 5 longueurs différentes ont été considérées : 0%, 10%, 20%, 30% 40% et 50% de la longueur totale de l'isolateur. À partir des résultats obtenus, l'intervalle d'air de longueur plus critique a été placé à trois positions différentes, soit : à coté de l'électrode haute tension, au milieu des électrodes et à coté de l'électrode de terre, à conductivité d'eau d'accumulation et température ambiante constantes pour tous les tests. D'autre part, l'effet de la température ambiante a été déterminé en considérant quatre valeurs de température : -12, -6, 0 et 5° C.

Les résultats obtenus montrent que sous chocs de foudre, l'influence de la glace sur la tension de contournement des isolateurs est négligeable. Cependant, sous chocs de manoeuvre, la tension V50 des isolateurs recouverts de glace est réduite de 21% et de 36% pour les polarités positive et négative respectivement, comparée à celle obtenue pour les isolateurs propres. De plus, une valeur plus grande de la conductivité de l'eau d'accumulation, produit une réduction de la V50 de jusqu'à 42% en polarité positive et de 46% en polarité négative par rapport à V50 obtenue en conditions propres. Encore, la longueur et la position de l'intervalle d'air formé sur le dépôt de glace ont une influence directe sur la tenue diélectrique des isolateurs. Ainsi, le comportement de la tension V50 présente une courbe caractéristique de forme en « U » en fonction de la longueur de l'intervalle d'air. Aussi, la tension V50 est plus critique quand l'intervalle d'air est placé à proximité de l'électrode haute tension. D'autre part, nous avons observé qu'une température ambiante élevée peut avoir une influence plus importante sur les caractéristiques du milieu environnant que sur les caractéristiques de la glace quand le film d'eau sur la surface du dépôt de glace n'est pas important.