Thèse soutenue

Modélisation numérique des décharges de type streamer pour les applications électrotechniques moyenne tension
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Auteur / Autrice : Francis Boakye-Mensah
Direction : Nelly Bonifaci
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 09/12/2021
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble) - Equipe de recherche Matériaux diélectriques et électrostatiques (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Petru Notingher
Examinateurs / Examinatrices : Ute Ebert, Igor Timoskin
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Eichwald, Marley Becerra Garcia

Résumé

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Le SF6, malgré ses excellentes propriétés diélectriques et physiques, reste un gaz à effet de serre avec un PRG de ~23900 sur une durée de 100 ans. Avec l'augmentation des réglementations climatiques et les appels à son remplacement dans les applications électrotechniques, une évaluation appropriée des alternatives possibles telles que l'air comprimé, le CO2, le HFO, etc. devrait être effectuée. Cependant, les méthodes de dimensionnement semi-empiriques utilisées actuellement ne sont pas optimisées pour les alternatives ayant des propriétés diélectriques légèrement inférieures. L'objectif principal de ce travail est de développer un modèle numérique pour comprendre les mécanismes physiques responsables de l'évolution de décharges électriques type streamer dans les différents milieux.Comme les gaz sont utilisés sous pression dans les applications électrotechniques, il est impératif d'étudier l'influence de leurs pressions sur les décharges dans ces milieux également. Cela a été fait pour l'air, le N2, le CO2 et le SF6 qui sont tous des gaz de différentes électronégativités. L’étude de l’évolution des streamers dans ces différents gaz a été réalisé dans COMSOL™ Multiphysics pour des distances courts (d ≤ 5 mm) et en utilisant AfivoStreamer pour des distances plus longs (10 mm ≤ d ≤ 50 mm). La distribution du champ électrique, de la vitesse et du diamètre du streamer et de l'effet de la forte électronégativité du gaz sur l’évolution du streamer sont présentés pour une polarité positive dans une géométrie pointe/plan. La vérification et la validation des résultats ont été effectuées à l'aide de résultats expérimentaux utilisant la vitesse et le diamètre du streamer.Mots clés – Streamers, modélisation numérique, influence de la pression, gaz électronégatifs