Etude des phénomènes électro-thermiques dans l'appareillage haute tension

Study of electro-thermal phenomenons on high tension switchgear

• Auteur / Autrice : Nesrine Rebzani
• Direction : Philippe Marty, Edith Clavel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergétique, procédés
• Date : Soutenance le 01/12/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (Grenoble, Isère, France ; 1992-....) - Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels / LEGI - Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble / G2ELab
• Jury : Président / Présidente : Nadir Idir
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Marty, Edith Clavel, Karim Bousoltane
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Francois Buret, Souad Harmand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isolation électrique

Mots clés libres

GIS

Convection

Rayonnement

Échauffement

SF6

Jeu de barre

Simulation numérique

GIS

Convection

Radiation

Temperature rise

SF6

Busbar

Numerical simulation

Résumé

Après sa production dans des centrales, l'électricité est acheminée sur de longues distances à travers le réseau électrique qui comporte des appareils haute tension destinés à la protection des installations. Parmi ces dispositifs, le GIS (Gaz Insulated Switchgear), dans lequel l'isolation électrique est assurée par le gaz SF6, est très utilisé. Il est soumis à des normes de sécurité imposant, notamment, des seuils de température à ne pas dépasser durant son fonctionnement. La connaissance et la maîtrise des phénomènes électromagnétiques et thermiques à l'origine des augmentations de température dans le GIS sont des enjeux cruciaux. Elles permettent un dimensionnement plus rapide et plus précis des appareils, aboutissant à un unique essai de validation des critères fixés par les normes. Elles fourniront également des solutions visant à réduire les échauffements des GIS. Cette réduction est importante car elle permet la circulation d'un courant plus élevé dans le GIS, ce qui aboutit à une amélioration des performances de l'appareil. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse présentent une analyse des phénomènes électro-thermiques dans le GIS et plus précisément dans les jeux de barres. Ils permettent la détermination des paramètres influençant l'augmentation de température dans cette géométrie. La contribution de chaque mode de transfert de chaleur (convection, rayonnement) est estimée et discutée. Une modélisation numérique du champ de température induite par la circulation du courant dans les jeux de barres est également proposée, en tenant compte du couplage avec le champ de vitesse induit.

Electricity is produced by power stations and is transported throughout the electric-power transmission at long distances with high voltage apparatus. The GIS (Gas Insulated Switchgear) is widely used switchgear. The electric insulation is ensured by the gas SF6. Security IEC norms impose temperature rises not to be exceeded during GIS operating. It is important to know and control the electromagnetic and thermal phenomenons which generate temperature rises. The switchgear design could then be faster and more precise, leading to only one successful temperature rise test. Solutions to reduce temperatures could also be found. The temperature rise reduction is crucial as it allow a higher current flowing through the GIS and an increase of its efficiency. The word achieved during this thesis presents an analysis of electro-thermal phenomenons in GIS and, more precisely, in busbars. It leads to the determination of the parameters influencing temperature rises and of the heat transfers proportion which is assessed and discussed. A numerical modelization is carried out to examine the temperature rises induced by the current flow in busbars.