Rigidité diélectrique d'un interface gaz–support avec contaminant métallique dans l'air sec et ses mélanges avec le SF6

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Abstract

In this paper, we conduct a series of experiments aimed at analysing the dielectric properties of compressed dry air, and some SF6–air mixtures up to 700 kPa, under application of AC 50 Hz and lightning impulse (LI) 1.2 μs/50 μs voltage. The investigations were carried out by using a cylindrical spacer model with an adhering particle on the surface under homogenous field conditions. We measure the partial discharges (PD) propagation characteristics under LI voltage stress, as well as the PD inception voltage and the flashover voltage for the contaminated particle. We also investigate the surface charge accumulation on the spacer surface under contaminated particle conditions. The results of the experiments reveal the influence a conducting particle has on the determined flashover field strength, for SF6–air mixtures compared with pure, compressed dry air. This influence is discussed for different particle lengths, but also for three different particle positions in the gap. Pure dry air achieves a higher dielectric strength when the particle gets into contact with the high voltage electrode, under negative LI voltage stress. The same result is obtained for the SF6–air mixtures, when the particle is located in the middle of the gap, as floating electrode on the spacer surface. The reported results contribute to the improvement of the models of breakdown through the interface gas–solid isolator. The application of these models should offer the possibility for considering the use of dry air, or its mixtures with SF6 which, normally have a lower relative global warming potential than pure SF6. [Traduit par la Rédaction]

Dans ce travail, la tension alternative de 50 Hz et la tension de choc de foudre de 1,2 μs/50 μs ont été utilisées pour évaluer la rigidité diélectrique d'une interface gaz–support dans l'air sec et ses mélanges avec le SF6 jusqu'à une pression de 700 kPa. Ces propriétés sont examinées à l'aide d'un modèle de support isolant cylindrique avec une particule métallique à la surface, dans des conditions de champs homogènes. L'influence des charges de surfaces sur le claquage et sur les mécanismes de pré-claquage de l'interface gaz–support avec particule métallique a aussi fait l'objet d'une étude particulière. Les résultats expérimentaux montrent l'influence qu'une particule métallique a sur la rigidité diélectrique de l'interface gaz–support. Cette influence est discutée pour différentes longueurs de la particule et pour trois positions de la particule dans le modèle d'intervalle utilisé. Particulièrement pour l'air sec pur, l'interface présente une rigidité diélectrique plus élevée quand la particule est en contact avec l'électrode HT négative. Le même résultat est obtenu pour les mélanges examinés du gaz, quand la particule n'est en contact avec aucune électrode. Ces résultats apportent une contribution à l'amélioration des modèles de claquage à travers l'interface gaz–support isolant. En effet, l'application de ces modèles doit offrir la possibilité de considérer l'utilisation de l'air sec ou ses mélanges avec le SF6 qui ont un potentiel de réchauffement global relatif moins élevé que ce dernier.PACS No: 51.50+v

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