Etude des phénomènes de préclaquage dans les huiles isolantes dans des systèmes d'électrodes couvertes de couches minces

par Wojciech Rottenberg

Thèse de doctorat en Sciences. Génie électrique

Sous la direction de Abderrahmane Beroual.

Soutenue en 2000

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    Ce travail porte sur l'influence des recouvrements d'electrodes par des couches minces de diverses natures (teflon, aluminium, silicium, oxyde de silicium, nitrure de silicium) obtenues par pulverisation (magnetron) ou par polymerisation (plasma), sur les phenomenes de preclaquage (injection ionique, electroconvection et electrisation statique) et de claquage dans differentes huiles (fraiche et prise sur des transformateurs en exploitation) en presence d'un champ electrique. Il est montre que le recouvrement des electrodes par des couches minces permet de limiter l'injection ionique et que l'anode joue un role dominant dans le phenomene d'injection ; ceci est certainement lie a une injection a partir de la double couche d'ions positifs d'hydrogene, provenant de la dissociation des molecules d'eau qui constitue l'une des impuretes typiques rencontrees dans les huiles. Un modele d'injection ionique est egalement developpe. Ce modele plus simple et facile a manipuler que ceux existant dans la litterature, donne des resultats tout a fait satisfaisant. D'autre part, les couches minces permettent d'augmenter la tension seuil de mise en mouvement de l'huile et de freiner le developpement des ecoulements induits par l'electroconvection sous champs electriques eleves. Ces resultats sont en tres bon accord avec les caracteristiques experimentales courant-tension ; ils confirment ainsi le role du mecanisme d'injection ionique dans les huiles minerales. Les mesures du courant d'electrisation statique effectues sur un dispositif a disque tournant dans differents echantillons d'huiles minerales, montrent que les couches minces ont une influence qualitative et quantitative sur le phenomene d'electrisation statique ; dans certains cas, le courant peut changer de polarite. Cet effect est egalement observe dans le cas d'un disque tournant en aluminium de purete technique, recouvert d'une couche d'aluminium de purete tres elevee. La purete du materiau et l'etat de surface du solide jouent un role tres important dans les processus d'electrisation statique des huiles isolantes. Des simulations numeriques effectues en deux dimensions, montrent que les couches minces isolantes limitent les renforcements locaux du champ electrique dans l'huile lors du rapprochement des particules d'impuretes d'une electrode ; elles permettent par la meme de diminuer les micro-decharges. Le recouvrement des electrodes par des couches minces de teflon ameliore considerablement la rigidite dielectrique de l'huile sous tension alternative dont le temps d'application est assez long pour permettre l'apparition de phenomenes de preclaquage ; cet effet est d'autant plus marque que le diametre de l'electrode spherique (dans un systeme sphere-plan) est faible.

  • Titre traduit

    Prebreakdown phenomena in insulating oils for electrode arrangements coated with thin layers


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  • Cote : T1841
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