Développement d’un condensateur sec haute tension

Résumé

Les condensateurs haute tension utilisés sur les réseaux de distribution d’électricité contiennent des huiles diélectriques synthétiques. Ces huiles présentent un risque environnemental et de nouvelles normes pourraient interdire leur utilisation. Dans ce contexte, l’entreprise Condis souhaite développer un condensateur sec haute tension dont les performances électriques égalent celles obtenues avec la technologie imprégnée d’huile diélectrique. Ce mémoire présente le développement et l’évaluation du potentiel de deux technologies de condensateurs secs haute tension. La première technologie utilise des matériaux composites préimprégnés et la deuxième consiste à imprégner un condensateur bobiné avec des résines thermodurcissables. Des mesures par spectroscopie, des mesures de décharges partielles et des essais de claquage ont été réalisés afin d’évaluer les propriétés électriques des condensateurs. Dans un premier temps, des condensateurs plats laminés ont été fabriqués à partir de plusieurs préimprégnés sélectionnés dans le commerce. La tenue au claquage des condensateurs laminés est encourageante pour une version préliminaire bien que cette technologie présente de nombreux défis de fabrication pour produire un prototype. Des enroulements capacitifs ayant des murs diélectriques de compositions différentes ont été imprégnés par procédé VPI (Vacuum Pressure Impregnation) avec une résine époxy et une résine silicone. Un traitement corona des films de polypropylène a permis de diminuer de façon significative le niveau de décharges partielles par rapport à un film non traité. Des observations au microscope optique ont été effectuées afin d’identifier l’origine des décharges à l’intérieur du mur diélectrique. Des prototypes de condensateur de plus grande échelle ont été fabriqués avec le même procédé. Ces prototypes ont mis en évidence un problème de fissuration, résolue par l’utilisation d’un plastifiant dans le mélange de la résine. Enfin, un modèle élément fini 2D de condensateur a été réalisé afin d’étudier l’influence de la configuration des électrodes sur la distribution du champ. Les simulations ont montré qu’une configuration à électrodes décalées engendre une concentration de champs en extrémité d’électrode 40% supérieure à la concentration observée dans le cas d’électrodes alignées. Les prototypes fabriqués par procédé VPI démontrent de bonnes performances électriques bien que leur niveau de décharges partielles soit encore trop important par rapport aux requis de l’industriel.

Date	30 août 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Simon Joncas (Directeur(-trice)) & Éric David (Codirecteur(-trice))