High field conduction and prebreakdown phenomena in dielectric liquids

International audienc

High field conduction and prebreakdown phenomena in dielectric liquids

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Etude des propriétés diélectriques des mélanges azote-SF6 à faible taux de SF6

GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Décharge couronne dans l hélium liquide et gaz sous champ électrique intense

Ce travail présente les résultats des études électriques et spectroscopiques des décharges couronne produites, en géométrie pointe-plan, dans l'hélium gazeux et liquide en fonction de la pression P de 0,1 à 10MPa pour les températures T de 4,2, 6-10 et 300K. L'objectif principal de cette étude est d'obtenir des informations sur les mécanismes impliqués dans la décharge corona dans un fluide très dense. La mobilité des porteurs de charge (électrons et ions) en fonction de la pression et de la température a été déduite des caractéristiques courant moyen-tension. Les résultats expérimentaux ont été analysés à l'aide de différents modèles théoriques. Les champs seuils d'apparition des phénomènes de création de charges (ionisation) près de la pointe en fonction de P et T ont été déterminés puis comparés aux champs de claquage mesurés dans différentes configurations. Les spectres d'émission dans le domaine 200-1100nm observés contiennent des dizaines de raies atomiques (He") et de bandes moléculaires (He2"). Le profil (élargissement, déplacement) des raies atomiques a été étudié en fonction de différents paramètres (P, T, etc.) afin d'évaluer les conditions de densité Np et de température Tp dans la zone d'ionisation autour de la pointe. Les trois raies suivantes: 3dlD ~2plp, 3slS ~2plp, et 3sJS~2pJp apparaissent sur le plus grand domaine de pression appliquée. Les différentes méthodes sont prises en compte. Les résultats obtenus conduisent à des valeurs de densité Np de 1019cm-J pour T=6 et 300K, et 1020cm-J pour T=4,2K et les températures Tp dans la zone d'ionisation de 200-300K pour T=300K, 90-200K pour T=6K, et 20-100K pour T=4,2K. L'analyse des bandes moléculaires dJI+u~bJf1g et D1I+u~B1f1g a été effectuée par la méthode classique qui consistent à simuler un spectre ro vibrationnel théorique et à le comparer au spectre expérimental. Les températures rotationnelles des molécules déduites sont bien en accord satisfaisant avec la température Tp déduite du profil des raies atomiques pour T=6 et 300K.This project focuses on electrical and spectroscopie studies of the corona discharge in point/plane geometry in very pure helium in a large range of pressure (O.1-IOMPa) and temperature (4.2-300K). The main purpose of this study is to obtain information on the mechanisms involved in corona discharge in a very dense fluid. The mobility of charge carriers (electrons and ions) and its dependence on pressure has been deduced from mean cUITent-voltage characteristics. The experimental results have been analyzed by using different theoretical models. 1t was shown that, for electrons, the pseudo-bubble model is unable to predict cOITectly the experimental variation ofmobilitY with pressure. Spectra contain many atomic lines and molecular bands of helium in the range of 200-IIOOnm in the region of charge creation near the point electrode. The profile of atomic spectrallines is used to derive the plasma parameters (densitY Np, temperature Tp, etc.) The three lines 3sJS~2 pJp, 3s1S~2 plp, and 3dlD ~ 2plp observed up a higher pressure, have been analyzed by the various methods. For the three temperatures tested, the density Np: -1019cm-J for 1'=6 and T=300K, and 1020cm-J for T=4.2 K, and the temperature Tp: -300K for T=300K, 90-200K for T=6K, and 20-100K for T=4.2 K. The molecular bands D1I u+~B1f1g and dJIu+ ~bJf1g due to their high order of rotation have been analyzed. Ro-vibrational spectra have been simulated and compared to the experimental results in order to determine rotation al T,. At T=6 and 300K, the values of T, are in agreement with the values ofTp obtained from atomic lines. However, at T=4.2K, no agreement is found between T, and Tp. This last result remains to be explainedGRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

ETUDE EXPERIMENTALE ET MODELISATION DE L'AUTOCICATRISATION D'UN FILM DE POLYPROPYLENE METALLISE

LES CONDENSATEURS A FILMS METALLISES SUBISSENT DES PHENOMENES DISRUPTIFS APPELES AUTOCICATRISATIONS, EXTINCTION SPONTANEE D'UNE DECHARGE. L'AJOUT DE CERTAINS LIQUIDES, CLASSIQUE EN ELECTROTECHNIQUE, DANS CES SYSTEMES PEUT PROVOQUER UNE DEFAILLANCE ANORMALEMENT RAPIDE DU CONDENSATEUR. L'ANALYSE DES INTERACTIONS PHYSICO-CHIMIQUES, HORS CHAMP ELECTRIQUE, ENTRE UN FILM DE POLYPROPYLENE METALLISE ET DIVERS LIQUIDES IMPREGNANT PERMET D'EXPLIQUER LA DEFAILLANCE DE CERTAINS SYSTEMES SI CES DERNIERS SONT DES AGENTS TROP FORTEMENT GONFLANT. LA DEGRADATION DE LA METALLISATION EST QUANTIFIEE PAR L'AUGMENTATION DE LA RESISTANCE SUPERFICIELLE AVANT ET APRES IMPREGNATION. LES MESURES EXPERIMENTALES DE L'IMPULSION DE COURANT ISSUE DE L'AUTOCICATRISATION D'UN DEFAUT D'UNE UNIQUE COUCHE DE POLYPROPYLENE METALLISE MONTRENT QUE LA DESTRUCTION DE L'ELECTRODE SUIT LES MEMES CONSTATATIONS QUE LES MESURES REALISEES ANTERIEUREMENT DANS DES CONDENSATEURS METALLISES. UN MODELE THERMIQUE DECRIT LES SURFACES DETRUITES EN TENANT COMPTE UNIQUEMENT DU CHAUFFAGE PAR EFFET JOULE DE LA METALLISATION. CE MODELE EST VALIDE PAR LES MESURES EXPERIMENTALES. L'EXTINCTION DE LA DECHARGE LORS D'UNE AUTOCICATRISATION VIENT DE LA DIMINUTION AU COURS DU TEMPS DE LA DENSITE VOLUMIQUE DE PUISSANCE DISSIPEE, POUR CHAUFFER LE PLASMA D'ALUMINIUM, EN DESSOUS D'UNE VALEUR CRITIQUE. CE SEUIL D'EXISTENCE DU PLASMA EST FONCTION DE LA DENSITE DU PLASMA, CE QUI EXPLIQUE L'EXTINCTION PLUS RAPIDE D'UNE DECHARGE CONFINEE. EN EFFET, L'ANALYSE DE LA LUMIERE EMISE PAR LA DECHARGE NON-CONFINEE ET CONFINEE MONTRE QUE LE PLASMA EST MILLE FOIS PLUS DENSE DANS LE SECOND CAS. LE LIQUIDE IMPREGNANT SUBIT QUANT A LUI UNE DECHARGE DE FORTE DENSITE DE PUISSANCE, CONDUISANT A LA FORMATION DE CARBONE EN SUSPENSION. LA QUANTITE DE CARBONE QUI SEDIMENTE EST PREDITE PAR UN MODELE THERMODYNAMIQUE SIMPLE, ANTERIEUREMENT APPLIQUE A LA DEGRADATION DU FILM DE POLYMERE. CES PARTICULES DIMINUENT L'APTITUDE DU LIQUIDE A RESTER ISOLANT PENDANT LES QUELQUES MS SUIVANT UNE DECHARGE. LES LIQUIDES DONT LE RAPPORT C/H> 0,6 VOIT LEURS PROPRIETES DIELECTRIQUES CHUTER EN DESSOUS DE 30% DE LA RIGIDITE INITIAL. CE SEUIL CORRESPOND AU CHAMP ISSU DES COUCHES VOISINES DU DEFAUT DANS UN CONDENSATEUR ET IMPLIQUE UNE DEFAILLANCE GLOBALE DU CONDENSATEUR PAR RE-ALLUMAGE SUCCESSIF DE LA DECHARGE.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF