Etude par simulation numérique du comportement des matériaux polymères utilisés dans les isolations moyenne et haute tension en présence d'inclusions

Abstract

Ce travail porte sur l’étude de l’impact de la présence de deux arborescences d'eau W1 et W2 se développant simultanément à partir des deux couches semi conductrices enveloppant l'isolation interne du câble moyenne tension en présence ou non de la charge d'espace, sur la distribution du champ électrique. Pour cela, nous nous sommes intéressés à l'élaboration d'un modèle numérique d’arborescences d’eau sous environnement Comsol Multiphysics. Dans ce modèle, nous prendrons en considération les différents paramètres influençant la distribution du champ électrique, particulièrement au niveau des interfaces physiques (arborescence /PRC/couche semi-conductrice). En effet, ces paramètres peuvent constituer la cause de la détérioration de cette isolation en polymère. En outre, notre contribution dans ce domaine d'investigations apparait clairement dans l'étude de la variation du facteur d’amplification du champ électrique en fonction de la forme géométrique de l'arborescence d’eau et des valeurs de la permittivité distribuée linéairement à l’intérieur des deux arborescences d'eau considérées. En présence d’arborescences d’eau, sans la charge d'espace, nous avons constaté que la variation du champ électrique dépend de la distribution de la permittivité à l’intérieur des arborescences d’eau et des paramètres géométriques (longueur et largeur) ainsi que la forme et du type d’arborescences (individuelles ou continues). Avec l’association de la charge d'espace, un intérêt particulier est assigné à l'effet de la polarité, de la densité et l'épaisseur de la couche de la charge d'espace. Les résultats obtenus montrent que, le champ se concentre plutôt aux niveaux des interfaces physiques dans le cas des polarités opposées en particulier pour la configuration négative-positive. Cela pourrait conduire à l'initiation d'arborescences électriques. Ces dernières se développent non seulement à partir du sommet des arborescences d'eau, mais aussi à partir de leur racine (interfaces physiques), une région particulièrement plus vulnérable qu'à l'intérieur de ces arborescences d'eau. Il est important de souligner que peu de travaux de recherche se sont intéressés à ce problème d'interfaces de trois milieux (arborescence /PRC /couche semi-conductrice) des câbles électriques.