Caractérisation de l'état de surface d'un isolateur pollué à l'aide des signaux du courant de fuite et de la tension appliquée

Abstract

Dans le présent travail, l’étude de la sévérité de pollution est effectuée en tension alternative 50 Hz sur un modèle plan qui simule l’isolateur 1512 L. Pour cela, plusieurs essais en pollution uniforme et non-uniforme sont accomplis au Laboratoire de Haute Tension de L’ENSP pour caractériser l’état de surface du modèle à travers les signaux du courant de fuite et de la tension appliquée. En premier lieu, nous nous intéressons à la tension de contournement, à l’amplitude du courant de fuite, au déphasage courant-tension et à l’évolution du nombre et de la longueur des décharges parallèles. En deuxième lieu, nous présentons les résultats du traitement des signaux du courant de fuite et de la tension appliquée par le périodogramme de Welch pour évaluer la sévérité de pollution. En troisième lieu, la technique d’analyse par les ondelettes est employée sur la tension à travers la CWT et sur le courant de fuite en utilisant la DWT, afin d’estimer l’état de surface du modèle. Enfin, nous terminons par une modélisation empirique du comportement du modèle plan pour faciliter l’étude du phénomène de pollution des isolateurs. Dans le premier chapitre, nous présentons les principaux travaux qui traitent de la pollution des isolateurs avec tous les phénomènes accompagnant la progression de la décharge électrique. Ces travaux sont en grande partie basés sur l’étude du courant de fuite avec plusieurs méthodes afin d’en extraire le plus d’informations sur l’état de surface de l’isolateur considéré. Le deuxième chapitre présente de manière succincte l’environnement du traitement du signal par la transformée de Fourier et la transformée en ondelettes. Nous insistons sur le concept d’énergie qui va nous permettre d’évaluer son importance dans le courant de fuite pendant la décharge électrique. Cela pourrait être une explication du phénomène d’évaporation de la solution conductrice pendant la décharge. Par la suite, nous introduisons la théorie des ondelettes discrètes et continues dans lesquelles nous décrivons les principales idées se rapportant à l’analyse multi-résolution ainsi qu’à la représentation temps-échelle, qui peuvent faire l’objet d’une surveillance de l’état de surface des isolateurs. Dans le troisième chapitre, nous présentons les techniques expérimentales et les différents outils de manipulation exploités pour mener à bien les essais en laboratoire. Le quatrième chapitre est entièrement consacré à l’étude du comportement du modèle plan lorsque la pollution est uniforme avec plusieurs conductivités, et lorsque la pollution est non uniforme pour trois cas de figures. Nous présentons les résultats concernant la tension de contournement, le courant de fuite, le déphasage courant de fuite-tension appliquée et l’évolution de la longueur et du nombre de décharges parallèles à la surface du modèle plan. Le cinquième chapitre présente les résultats du traitement du courant de fuite et de la tension appliquée pour déterminer un critère de diagnostic d’apparition des décharges électriques en mesurant l’énergie présente dans les deux signaux par l’analyse spectrale. Dans le sixième chapitre, nous mettons en application l’analyse par la technique des ondelettes. Pour la pollution uniforme, la transformée en ondelette continue (CWT) est appliquée sur le signal de la tension pour un éventuel diagnostic de l’état de surface. Pour la pollution non-uniforme, la transformée en ondelette discrète (DWT) est utilisée pour estimer l’augmentation de la largeur de la couche polluée via la représentation STD-MRA plot. Le septième et dernier chapitre est entièrement consacré à la modélisation du comportement de l’isolateur pour caractériser de manière empirique la variation des grandeurs principales (tension de contournement, courant de fuite, déphasage, longueur et nombre des décharges parallèles) et faciliter l’étude des phénomènes liés à la pollution des isolateurs. En dernier lieu, nous terminons par une conclusion générale qui est une synthèse des principales observations liées à l’attitude adoptée par l’isolateur en présence de couches conductrices.