Mechanisms of arc propagation over an ice surface

• Main Author: Farokhi, Shahab
• Format: Others
• Language: en
• Published: 2010
• Subjects: Génie électrique et génie électronique
• Online Access: http://constellation.uqac.ca/223/1/030167132.pdf

La conception des isolateurs d'extérieur en relation avec leur performance dans des conditions de pollution et de givrage est un facteur critique pour la fiabilité des lignes de transmission aériennes. La majorité des pannes survenant sur les lignes de transmission sont causées par les conditions environnementales comme la foudre, la pollution et/ou le givrage atmosphérique. La présence de glace sur les isolateurs peut initier des décharges couronnes et des arcs partiels, qui peuvent parfois conduire au contournement. Ce phénomène est principalement dû à la présence d'un film d'eau très conducteur à la surface de la glace et à celle de zones libres de glace, généralement nommées intervalles d'air, ainsi qu'à la diminution de la distance de fixité de l'isolateur causée par le court-circuitage par la glace de l'intervalle entre les jupes. L'objectif général de cette recherche est d'étudier les mécanismes physiques impliqués dans la propagation de Tare électrique à la surface de la glace. Dans le présent travail de recherche, en employant des techniques de photographie à haute vitesse combinées à des mesures synchronisées, différents paramètres électriques de l'arc formé à la surface de la glace, comme le rayon du canal et les vitesses de propagation, ont été étudiés. Ces résultats, ainsi que la modélisation de la propagation et de l'arc et de la géométrie du pied d'arc, fourniront des informations de base pour comprendre le phénomène du contournement dans son ensemble. La structure de la racine d'arc, le profil de courant, le modèle de propagation et la vitesse ont été étudiés en polarités positives et négatives. La conductivité et l'épaisseur du film d'eau ainsi que l'humidité relative de l'air ont également été analysés en tant que paramètres pouvant influencer la propagation de Tare. L'effet de différents mécanismes comme les collisions et l'ionisation thermique, la force de flottabilité et la force électrostatique sur les différentes étapes de la propagation de l'arc ont également été discutés. Des séquences répétitives correspondant aux extinctions de l'arc ont été observées pendant la propagation de l'arc. Durant les périodes de ré-allumage de l'arc, le phénomène dominant était l'apparition d'un streamer positif dirigé vers Panode5 et ce, quelle que soit la polarité de la tension appliquée. Le pied de l'arc sous tension continue positive est ramifié; à l'opposé, celui de l'arc négatif apparaît comme une région diffuse lumineuse. Dans la section du canal de l'arc5 deux régions distinctes ont été distinguées. Une relation linéaire entre le courant d'initiation et l'inverse de la résistance résiduelle a été établie, montrant l'importance de l'épaisseur du film d'eau sur l'initiation de la décharge. Une relation directe entre la pente de l'accroissement du courant et la conductivité de l'eau de congélation a été établie. L'humidité de l'air augmente le gradient de tension le long du canal de l'arc et réduit les activités de décharge à la tête de l'arc. Toutefois, elle pourrait influencer le développement et la propagation de l'arc en modifiant l'épaisseur du film d'eau. On a trouvé qu'un changement dans le mécanisme dominant, à savoir le passage de l'ionisation thermique à l'ionisation par collision sous le champ électrique intensifié, était responsable du contournement