Caractérisation de l'état de surface d'un isolateur pollué sous tension alternative 50 Hz

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 standard PSV 120B. 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 et au déphasage courant-tension. En deuxième lieu, nous présentons les résultats du traitement des signaux du courant de fuite et de la tension appliquée par l'analyse spectrale et le taux de distorsion harmonique pour évaluer la sévérité de pollution. En fin, 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. Le présent travail consiste à étudier la sévérité de pollution sur un modèle d’isolateur plan avec différentes configurations de pollution afin de comprendre l’impact de celles-ci sur les performances électriques de l’isolateur, en exploitant principalement le signal du courant de fuite et celui de la tension appliquée. Dans le premier chapitre, nous présentons les principaux travaux qui traitent de la pollution des isolateurs avec tous les phénomènes qu’ils l’accompagnent. Ces travaux sont en grande partie basés sur l’étude du courant de fuite avec plusieurs méthodes afin d’extraire le plus d’informations concernant l’état de surface de l’isolateur considéré. Le deuxième chapitre présente de manière succincte la théorie du traitement du signal en l’occurrence la transformée de Fourier et la transformée en ondelettes. Nous parlerons du taux de distorsion harmonique qui va nous permettre d’évaluer l’état de la surface de l’isolateur pendant l’évolution des décharges électriques. 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 les différentes largeurs de la couche propres. 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 tension de contournement de la couche propre en fonction de la largeur de la couche polluée. Le cinquième chapitre présente les résultats de l’étude harmonique du courant de fuite pour déterminer un critère de diagnostic sur l’état de surface de l’isolateur par l’analyse spectrale et la mesure du taux de distorsion harmonique. 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 propre via la représentation STD-MRA plot. 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 des couches conductrices.