Thèse soutenue

Etude des propriétés diélectriques de l'azote liquide et diphasique dans le cadre du limiteur de courant
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Auteur / Autrice : Raphaël Chassagnoux
Direction : Olivier LesaintNelly BonifaciOlivier Gallot-Lavallée
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 14/11/2019
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Olivier Eichwald
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Lévêque, Petru Notingher

Résumé

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L’interconnexion de plus en plus grande des réseaux électriques traditionnels AC et l’émergence de réseaux DC s’accompagne de courants de court circuit plus importants, et de contraintes plus fortes sur les disjoncteurs haute tension lors de la coupure du courant. L’une des solutions pour maitriser le courant de court circuit consiste à insérer un limiteur de courant en série sur les lignes haute tension. Parmi les technologies existantes, le limiteur de courant supraconducteur est un candidat idéal du point de vue du réseau, mais il fait face à de nombreuses contraintes de dimensionnement. Parmi elles, l’isolation électrique est particulièrement critique et très spécifique à cette application : milieu cryogénique (azote liquide à -196°C), rubans supraconducteurs générant des renforcements de champ électrique, et chauffage transitoire des rubans lors de la limitation de courant qui induit une forte ébullition de l’azote liquide.L’objectif de ce travail est de rassembler des données et des connaissances pour le dimensionnement de l’isolation des limiteurs de courant. Le cas d’étude d’un limiteur inséré sur une ligne électrique permet de mettre en évidence les principales contraintes que celui-ci subit durant son fonctionnement. Ces contraintes sont reproduites dans un dispositif expérimental associant cryogénie et haute tension. Les résultats expérimentaux incluent des mesures de tensions de claquage obtenues dans diverses conditions de tension (DC, choc impulsionnel) de pression (de 1 à 4 bar), et de température (de 65 à 77 K), de distance inter électrode (5 et 10 mm), avec et sans chauffage de l’électrode ruban. L’observation des phénomènes d’ébullition et de pré claquage met en évidence des phénomènes et paramètres nouveaux, et permet d’interpréter qualitativement les tensions de claquage observées. L’un des résultats importants de ces travaux est la mise en évidence de l’influence complexe et parfois délétère du sous refroidissement (diminution de la température ou augmentation de la pression) sur les tensions de claquage, liée à la variation de la taille des bulles d’azote gazeux.