Effet de l’inclinaison d’une isolation en silicone sur le degré d’humidification de sa ligne de fuite sous tension alternative

Abstract

La nécessité de plus en plus aiguë de transporter des fortes puissances sur des longues distances requiert aujourd’hui la mise en place de réseaux haute tension à courant continu (HTCC). L'utilisation de matériaux isolants dans de telles applications, dont les durées de service souhaitées atteignent plusieurs dizaines d’années, implique une bonne connaissance et maîtrise de leurs propriétés à l'état initial et de leur évolution sous les fortes contraintes électriques qu’imposent les appareillages et leur environnement. Les travaux présentés dans ce mémoire avaient pour but d’atteindre une meilleure compréhension du comportement et de l’accumulation des gouttes d’eau sur la surface d’élastomères silicones composites dédiés à des applications d’isolation volumique moyenne et haute tension, exposés aux différentes conditions de pollution. La pollution des isolateurs est un facteur essentiel dont il faut tenir compte dans la conception des lignes électriques de haute tension servant au transport d’énergie électrique. Pour mieux dimensionner les chaînes d’isolateurs, il est indispensable de connaître la sévérité de la pollution des sites concernés. La connaissance de cette sévérité est un facteur primordial pour la conception d’un réseau électrique, la qualité et la fiabilité du transport d’énergie. Les composites silicones sont utilisées depuis de nombreuses années en tant qu’isolants dans les disjoncteurs à isolation gazeuse des réseaux haute tension alternative, où ils ont montré leur fiabilité. Leur emploi souhaité dans les futurs appareillages haute tension continue requiert, en raison de ce type de contrainte et des phénomènes diélectriques associés, de déterminer les propriétés de conduction volumique et surfacique de ces matériaux, leur comportement en termes d’accumulation de charges d’espace et leur rigidité diélectrique sous champ continu, en relation avec leur structure et pour des contraintes similaires à celles susceptibles d’être rencontrées en service. L’analyse de l´effet de l’angle d’inclinaison sur le volume des gouttes d’eau résiduelles recouvrant la surface d’une isolation silicone mise hors ou sous tension alternative a conduit aux résultats essentiels suivants: ? La rigidité diélectrique longitudinale optimale d’une isolation en silicone est obtenue sans gouttes d’eau sur sa surface. ? Le volume des gouttes d’eau résiduelles diminue en fonction de l’angle d’inclinaison de l’isolation jusqu’à atteindre une valeur minimale. ? Le nombre de gouttes résiduelles augmente avec l’élévation de l’angle d’inclinaison. Le comportement du différent volume des goutes d’eau initialement déposées est similaire dont s’allongent jusqu'à un angle maximal av dépanadant de leur volume puis tombent partiellement de la surface de l’isolateur, engendrant ainsi la diminution du volume résiduel jusqu’à atteindre l’équilibre. ? Les courbes du volume résiduels des gouttes d’eau sous et hors tension se rejoignent en un point d’intersection, où avant ce point le volume résiduels hors tension est plus grand que celui sous tension, le contraire a été observé pour l’intervalle qui suit, cela par le fait que sous l’application d’un champ électrique à l’isolation, les gouttes d’eau se polarisent et une force électrostatique, ainsi créée s’ajoute au bilan des forces, En effet, le champ électrique alternatif change de sens au bout de chaque alternance, donc la force de coulomb peut être dans le même sens que la force de gravitation mg sin? où elles peuvent arracher une plus grande quantité d’eau à la goutte initiale que dans le cas de l’alternance négative où le poids de la goutte agit seul. ? L’évolution des courbes de la surface et de la longueur de la ligne de fuite sous ou hors tension sont proportionnelles, où elles augmentent à une valeur maximale qui correspond à l’allongement des gouttes d’eau initialement déposées puis décroit par leur la chute et diminution de leur volume. ? Il en résulte que la surface et la longueur de la ligne de fuite hors tension est plus faible que celle obtenue sous tension.