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Caractérisation de revêtement anti-effluve à base de carbure de silicum pour les machines haute tension

Merouchi, Abdelghani (2016). Caractérisation de revêtement anti-effluve à base de carbure de silicum pour les machines haute tension. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans les grandes machines tournantes de haute tension, le système d’isolation est continuellement soumis à des contraintes multiples provoquant des dégradations importantes de ses propriétés électriques réduisant ainsi la durée de sa vie utile. L’utilisation d’un revêtement anti-effluves dans les têtes de bobines, est l’une des techniques utilisées pour la suppression des décharges partielles de type couronne et assurer une meilleure protection de l’équipement.

Les composites époxy/SiC sont couramment utilisés comme matériau à gradient de potentiel résistif pour les applications haute tension telles que la protection contre les décharges couronne de la tête de bobine des enroulements du stator des grandes machines tournantes. En fonction de la taille des grains, de la concentration et de la composition des matériaux, une large gamme de paramètres électriques peut être atteinte pour les composites époxy/SiC. Dans cette recherche, les valeurs optimisées des caractéristiques électriques du matériau à gradient de potentiel (donnant la valeur la plus basse du champ électrique maximal) ont été calculées numériquement pour une géométrie donnée, et il a été constaté que ces valeurs optimales varient dans la gamme accessible par la technologie SiC. Une autre méthode de modélisation (FEM) a été utilisée pour modéliser la même géométrie afin de valider les résultats obtenus par la méthode analytique.

La température étant un facteur non négligeable dans la conception de ces systèmes, des mesures ont été réalisées sous différentes températures dans le but d’évaluer la performance du revêtement anti-effluve en présence de contraintes thermiques; il a été montré que l’augmentation de la température diminue la résistivité électrique du SiC mais le champ électrique développé à la sortie de l’encoche ne présente pas un risque potentiel de décharges partielles dans cette région.

Titre traduit

Characterisation of anti-corona coating based on silicon carbide for high voltage machines

Résumé anglais

In large high voltage rotating machines, the insulation system is continuously subjected to multiple stresses causing significant damage to its electrical properties and thereby reducing the duration of its useful life. The use of an anti-corona coating in the end-winding portion is one of the techniques used for the suppression of corona discharges and ensures a better protection of the equipment.

Epoxy/SiC composites are commonly used as resistive stress grading material for high voltage applications, such as for the corona protection of the end-winding of the stator windings of large rotating machines. Depending on the grain size, concentration and composition of materials, a wide range of electrical parameters can be reached for epoxy/SiC composites. In this document, the optimum values of the electrical characteristics of the stress grading material (yielding the lowest value of the maximum electrical field) were calculated numerically for a given geometry, and it was found that the optimum values lay in the range accessible by SiC technology. Another modeling method (FEM) was used to model the same geometry in order to validate the results obtained by the analytical method.

Since temperature is an important factor in the design of such systems, measurements were carried out under different temperatures in order to evaluate the behavior of the anti-corona coating in the presence of heat stresses; it was shown that the increase of temperature decreases the electric resistivity of epoxy/SiC composites but the electrical field developed at the exit from slot did not present a potential risk of partial discharges in this region.

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". Bibliographie : pages 107-110.
Mots-clés libres: Revêtements époxy Analyse. Carbure de silicium. Revêtements époxy Propriétés électriques Modèles mathématiques. Isolants électriques Détérioration. Machines tournantes. Haute tension. anti-effluve, revêtement, composites époxy/SiC, simulation numérique, gradient de potentiel résistif
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
David, Éric
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Fofana, Issouf
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 31 mars 2016 14:30
Dernière modification: 31 mars 2016 14:30
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1652

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