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Étude paramétrique des propriétés diélectriques de l'isolation polyéthylène de câbles miniatures en fonction du vieillissement

Bernier, Simon (2011). Étude paramétrique des propriétés diélectriques de l'isolation polyéthylène de câbles miniatures en fonction du vieillissement. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Il existe plusieurs problématiques dans les réseaux de distribution souterrains. L'une d'entre elles est la durée de vie résiduelle d'un câble extrudé. En effet, le vieillissement des câbles d'isolation polyéthylène est suspecté d'être lié aux phénomènes d'arborescence d'eau. Un appareil développé à l'Instimt de Recherche d'Hydro-Québec (IREQ) tente de faire le diagnostic de l'état de l'isolation des câbles, il s'agit d'un spectromètre diélectrique temporel (SDT).

Les mesures de cet appareil sont influencées par une multitude de paramètres. De plus, le vieillissement par arborescence d'eau est difficile à reproduire en laboratoire dû aux objets d'essai très volumineux. Pour toutes ces raisons, de plus petits câbles possédant une isolation similaire à ceux du réseau de distribution sont très utiles. Ces câbles miniatures rendent possible un meilleur contrôle de chacun des paramètres, mais permettent également de leur faire subir un vieillissement accéléré.

Ce rapport de recherche consiste en une étude paramétrique des propriétés diélectriques de l'isolation de câbles miniatures en fonction du vieillissement. Les conclusions de cette étude permettent de mieux comprendre certains mécanismes de vieillissement des câbles. Ils caractérisent l'influence des paramètres d'essai effectué avec l'appareil de mesure SDT. L'évolution des propriétés diélectriques en fonction du vieillissement est mesurée de plusieurs façons différentes. Premièrement, les câbles sont caractérisés par des mesures de pertes diélectriques. Ensuite, la performance de l'isolation est évaluée au fur et à mesure que le vieillissement s'effectue grâce à des claquages de câbles. Ces claquages sont représentés sous forme graphique à l'aide de distribution de Weibull pour obtenir une meilleure statistique. Finalement, la longueur des arborescences d'eau est mesurée afin de déterminer s'il existe un lien entre la longueur des arbres et la tension de claquage.

Trois types de vieillissement sont pratiqués sur les câbles: un vieillissement dans l'eau avec une tension alternative appliquée sur le câble, un vieillissement dans l'air avec une tension alternative appliqué aux câbles et finalement un conditionnement dans 1' eau seulement. Le but de ce conditionnement est de dissocier l'influence de l'eau dans le processus de vieillissement de celui des arborescences d'eau.

Titre traduit

Parametric study of the dielectric proprieties on polyethylene insulation of miniature cable in function of aging

Résumé traduit

Several problems exist in underground distribution networks. The growth of water trees within the groundwall insulation of extruded cables is one of the problems suspected to be the end of life criteria of a cable. A deviee developed at the Institut de recherche d'HydroQuebec(IREQ) attempts to assess the health of the cable insulation. It is a time domain spectrometer (TDS).

The measurements with this unit are influenced by a multitude of parameters. In addition, the aging by water trees is difficult to reproduce in a laboratory due to the very large test objects. Thus, smaller cables with insulation similar to those of the distribution network are more convenient. These miniature cables make it possible to better control each parameter but also to conduct accelerated aging tests.

This research report consists of a parametric study of the dielectric properties of the insulation of miniature cables as a function of aging. The conclusions of this study provide insight into sorne mechanisms of cable aging and they characterize the influence of test parameters on the results from the TDS measurements. The evolution of dielectric properties as a function of aging was measured in several ways. First, the cables are characterized by measurements of dielectric losses then, the performance of insulation is evaluated with the breakdown voltage of the cable. These voltage breakdo\\ns were plotted using the commonly used Weibull distribution. Finally, the length of water trees was measured to determine if a link exists between the length ofthe trees and of the voltage breakdown.

Three types of laboratory aging tests were preformed on the cab les: an aging in water with an altemating voltage applied to the cables, an aging in air with an altemating voltage applied to the cables and finally conditioning in water only. The purpose of this conditioning is to separate the influence of water al one from the process of aging by water trees.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique" Bibliogr : f. [106]-109.
Mots-clés libres: Câbles électriques. Isolation. Polyéthylène. Diélectriques. Loi de Weibull. arborescence, claquage, eau, miniature, tension, vieillissement
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
David, Éric
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Parpal, Jean-Luc
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 05 avr. 2013 15:16
Dernière modification: 16 févr. 2017 20:45
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1145

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