Analyse du principe de la décharge partielle
Analyse du principe de la décharge partielle (1)
Sous l'action d'un champ électrique, dans un système d'isolation, la décharge se produit uniquement dans certaines régions et ne pénètre pas entre les conducteurs soumis à la tension appliquée. Ce phénomène est appelé décharge partielle. Si une décharge partielle se produit près d'un conducteur entouré de gaz, elle peut également être appelée couronne.
La décharge partielle peut non seulement se produire au bord d'un conducteur, mais aussi à la surface ou à l'intérieur d'un isolant. La décharge qui se produit à la surface est appelée décharge partielle de surface, et celle qui se produit à l'intérieur est appelée décharge partielle interne. Lorsque la décharge se produit dans l'espace d'air à l'intérieur de l'isolant, les échanges et les variations d'accumulation des charges dans cet espace d'air seront inévitablement reflétés dans les variations de charge des électrodes (ou conducteurs) aux deux extrémités de l'isolant. La relation entre les deux peut être analysée par le biais d'un circuit équivalent.
En prenant un câble en polyéthylène réticulé comme exemple pour expliquer le processus de développement de la décharge partielle. Lorsqu'il y a un petit espace d'air à l'intérieur du milieu d'isolation du câble, son circuit équivalent est représenté comme suit :
Dans le schéma, Ca est la capacité de l'espace d'air, Cb est la capacité du diélectrique solide en série avec l'espace d'air, et Cc est la capacité de la partie restante intacte du diélectrique. Si l'espace d'air est très petit, alors Cb est beaucoup plus petit que Cc et Cb est beaucoup plus petit que Ca. Lorsqu'une tension alternative d'une valeur instantanée u est appliquée entre les électrodes, la tension ua à travers Ca est .
Lorsque ua augmente avec u pour atteindre la tension de décharge U2 de l'espace d'air, l'espace d'air commence à se décharger. Les charges spatiales générées par la décharge établiront un champ électrique, faisant chuter brusquement la tension à travers Ca à la tension résiduelle U1. À ce moment, l'étincelle s'éteint, et un cycle de décharge partielle est terminé.
Au cours de ce processus, un pic de courant de décharge partielle correspondant apparaît. Le processus de décharge est extrêmement court et peut être considéré comme achevé instantanément. Chaque fois que l'espace d'air se décharge, sa tension diminue instantanément de Δua = U2 - U1. Alors que la tension appliquée continue à augmenter, Ca se recharge jusqu'à ce qu'ua atteigne à nouveau U2, et l'espace d'air se décharge une deuxième fois.
Au moment où la décharge partielle se produit, l'espace d'air génère des pics de tension et de courant, qui à leur tour créent des champs électriques et magnétiques mobiles dans la ligne. La détection de la décharge partielle peut être effectuée sur la base de ces champs.
Dans la détection réelle, on constate que l'amplitude de chaque décharge (c'est-à-dire la hauteur du pic) n'est pas égale, et les décharges se produisent principalement lors de la phase de montée de la valeur absolue de l'amplitude de la tension appliquée. Seulement lorsque la décharge est extrêmement intense, elle s'étendra à la phase de descente de la valeur absolue de la tension. Cela est dû au fait qu'en pratique, il y a souvent plusieurs bulles d'air qui se déchargent simultanément ; ou il n'y a qu'une seule grande bulle, mais chaque décharge ne couvre pas toute la zone de la bulle, seulement une région locale.
Il est évident que la quantité de charge de chaque décharge n'est pas nécessairement la même, et il peut y avoir des décharges inverses, qui peuvent ne pas neutraliser les charges accumulées initialement. Au lieu de cela, des charges positives et négatives s'accumulent près de la paroi de la bulle, provoquant une décharge de surface le long de la paroi de la bulle. De plus, l'espace près de la paroi de la bulle est limité. Pendant la décharge, un canal conducteur étroit se forme à l'intérieur de la bulle, entraînant la fuite de certaines charges spatiales générées par la décharge.
