Étude de la contrainte électrique subite par l’isolation spire des bobines statoriques des grandes machines hydro-électriques

L’isolation spire des bobines d’alternateur peut être impliquée dans les défaillances des bobines d’alternateurs. Cependant, il existe peu d’étude sur le phénomène de dégradation de l’isolation spire et présentement, il n’y a aucun essai type pour évaluer la performance à long terme de ce type d’isolation. Malgré ce manque de connaissances, les manufacturiers proposent d’utiliser des bobines sans isolation spires dédiée (dedicated turn insulation DTI), qui sont moins coûteuses à fabriquer et qui permettrait d’augmenter la puissance de l’alternateur. Ce type de bobine est présentement utilisé en Europe mais est très peu en Amérique du nord puisque leur performance à long terme n’a pas encore été démontrée.
La défaillance de l’isolation spire est produite par les impulsions provenant du réseau soit suite aux transitoires reliées aux manœuvres d’équipement de coupure ou aux chocs de foudre. La défaillance se produit lorsque l’isolation est dégradée ou qu’elle n’est pas suffisante pour maintenir un degré d’isolation acceptable.
Le but de ce projet est de caractériser la contrainte électrique sur l’isolation spires des bobines statoriques dans l’alternateur, d’effectuer l’étude des mécanismes de défaillances et de déterminer les caractéristiques des impulsions de tension qui permettront d’évaluer l’intégrité de l’isolation spires suite à un vieillissement accéléré en laboratoire.

Connaissances requises

Le candidat devra avoir une formation en génie électrique avec de bonnes connaissances en électrotechnique. Des connaissances en science des matériaux seraient également un atout.

Voici quelles seront les tâches principales :

• Effectuer la revue de la littérature (mécanismes de défaillance, données de mesures de la contrainte électrique, étude de vieillissement en laboratoire, etc...) ;
• Caractériser la contrainte électrique sur l’isolation spires lors d’impulsion électrique par simulation en utilisant un modèle d’impédance distribué;
• Déterminer les caractéristiques des impulsions qui évaluent l’intégrité de l’isolation spire ;
• Déterminer l’influence de la température sur les essais d’impulsion ;
• Faire le suivi des essais d’impulsion qui seront effectués à l'IREQ;
• Faire le suivi du vieillissement en laboratoire par les essais de diagnostic ;
• Participer à la dissection post-mortem des bobines ;
• Analyser les résultats. 

Programme d'études visé

Maîtrise avec mémoire

Domaines de recherche

Énergie

Financement

Il est prévu de financer ce projet via le programme MITACS donc au moins 20 k$/année

Autres informations

Date de début : 2020-09-01 

Partenaire impliqué : Hydro-Québec (IREQ)

Personne à contacter

Éric David | eric.david@etsmtl.ca