Mesures de charge d'espace à température ambiante

La cartographie de densité de charge d’espace et les profils de champ pour un échantillon de mini-câble ayant subi un fort dégazage sont montrés sur la Figure 108. Un front de charges négatives, provenant de la cathode, apparaît dès le début de la polarisation. Le front de charges traverse l’isolant de l’électrode interne vers l’électrode externe. La durée de transit de l’électrode interne vers l’électrode externe est estimée à environ 38 min. Des charges négatives s’accumulent dans le volume de l’isolant à mesure que le front de charges progresse en direction de l’anode.

Le champ électrique s’abaisse et se renforce respectivement au niveau du conducteur interne et externe du fait de l’accumulation de charges négatives dans l’isolant. Cependant, la valeur maximale du champ électrique est toujours située au niveau du conducteur interne après 4 h de polarisation. A la fin des 4 h de polarisation sous -30 kV, le champ maximal est estimé à environ -22 kV/mm.

La Figure 109 représente la cartographie de densité de charges et les profils de champ électrique dans un échantillon de mini-câble faiblement dégazé. Sur la cartographie de charge d’espace (Fig. 109a), on observe clairement des hétérocharges positives et négatives, se formant respectivement au niveau de l’électrode interne et externe, dont les densités augmentent avec le temps de polarisation. La densité de charges négatives est par ailleurs plus importante que celle des charges positives. En dépolarisation, les charges négatives se résorbent lentement si bien qu’une forte proportion de charges négatives accumulées au

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niveau de l’électrode externe est présente en fin de dépolarisation. Soulignons par ailleurs qu’aucun front de charges n’a été observé dans le cas du mini-câble faiblement dégazé pour ce niveau de tension.

Le champ électrique croit rapidement au niveau de l’électrode externe du câble (Fig. 109b). Le champ subit une inversion du fait de la présence d’hétérocharges négatives. La valeur maximale du champ après 4 h de polarisation est de l’ordre de -45 kV/mm sous -30 kV.

Fortement dégazé Faiblement dégazé

(a) (a)

(b) (b)

Figure 108: Cartographie de charges après 4h/4h en polarisation/dépolarisation (a) et profils de champ électrique (b) dans l'isolant de mini-câble ayant subi un fort niveau de dégazage. Test sous

-30 kV à température ambiante (22°C).

Figure 109: Cartographie de charges après 4h/4h en polarisation/dépolarisation (a) et profils de champ électrique (b) dans l'isolant de mini-câble ayant subi un faible niveau de dégazage. Test sous

-30 kV à température ambiante (22°C) 1.5 2 2.5 3 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 r (mm) C h a m p é le c tr iq u e ( k V /m m ) _100s 1h 2h 3h 4h 1.5 2 2.5 3 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 r (mm) C h a m p é le c tr iq u e ( k V /m m ) 100s 1h 2h 3h 4h

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5.3.1.2. Sous une tension appliquée de -55 kV

Pour un mini-câble fortement dégazé (Fig. 110), on observe clairement sur la cartographie (Fig. 110a) que des charges négatives s’accumulent au niveau du conducteur interne sous une tension appliquée de -55 kV. La densité de charges négatives en volume est plus élevée par rapport à celle obtenue à -30 kV.

On observe également un front de charges négatives, injecté en début de polarisation, traversant l’isolant de la même façon qu’à -30 kV. Toutefois, sous -55 kV, le front de charges négatives dans le câble est plus net qu’à -30 kV (la densité de charge étant plus élevée). On remarque également que le front de charges négatives sous -55 kV met davantage de temps pour atteindre la contre-électrode (environ 1h) comparé à -30 kV pour lequel le temps de transit est environ 38 min.

Les profils de champ sont représentés sur la Figure 110b. Le champ électrique est légèrement abaissé et renforcé respectivement à l'électrode interne et externe en raison de la formation d’homocharges négatives à la cathode se déplaçant avec le temps vers l'anode. Par ailleurs, les valeurs maximales du champ électrique après 4 h de polarisation sont situées dans le volume plus proche de l’électrode externe. Sous -55 kV, le champ maximal après 4 h de polarisation atteint une valeur de l’ordre de -40 kV/mm.

Pour l’isolant faiblement dégazé (Fig. 111), on observe clairement sur les cartographies de la Figure 111a l’accumulation d’hétérocharges au voisinage des électrodes. Les densités de charges sont nettement plus importantes comparées à celles du câble fortement dégazé. La densité de charges négatives est par ailleurs plus importante que celle des charges positives. En dépolarisation, les charges négatives se résorbent rapidement mais une quantité importante de charges négatives reste au niveau de l’électrode externe à la fin des 4 h de dépolarisation.

Un front de charges négatives est également observé sous -55 kV dans le cas du mini- câble faiblement dégazé. Le transit du front est cependant masqué par la forte densité de charges négatives accumulées dans le volume.

Le champ électrique est rapidement renforcé au niveau des deux électrodes dans ce câble (Fig. 111b). Par contre, le champ diminue fortement au milieu de l’isolant. Par ailleurs, les champs électriques au niveau de l’électrode externe et interne atteignent des valeurs comparables après 4 h de polarisation car les densités d’hétérocharges aux deux électrodes sont sensiblement identiques. Sous -55kV, le champ maximal après 4 h de polarisation atteint une valeur de l’ordre de -55 kV/mm au niveau du conducteur externe.

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Fortement dégazé Faiblement dégazé

(a) (a)

(b) (b)

Figure 110: Cartographie de charges après 4h/4h en polarisation/dépolarisation (a) et profils de champ électrique (b) dans l'isolant de mini-câble ayant subi

un fort niveau de dégazage. Test sous -55 kV à température ambiante

Figure 111: Cartographie de charges après 4h/4h en polarisation/dépolarisation (a) et profils de champ électrique (b) dans l'isolant de mini-câble ayant subi un faible niveau de dégazage. Test sous

-55 kV à température ambiante