CENTRALE LYON - Doctorant - Détection et localisation de décharges partielles dans les composants des réseaux d’énergie Haute Tension, application du retournement temporel

Présentation département

L'objectif général des recherches menées à Ampère consiste à gérer et utiliser de façon rationnelle l'énergie dans les systèmes en relation avec leur environnement. Ampère est issu, en 2007 : de la fusion du CEGELY (Centre de Génie Electrique de Lyon) et du LAI (Laboratoire d'Automatique Industrielle de Lyon), et de l'intégration de chercheurs spécialisés en Microbiologie Environnementale. Contractualisé avec le CNRS et 3 établissements lyonnais (ECL, INSA, UCBL), Ampère compte plus de 160 collaborateurs. Il est structuré en 3 Départements scientifiques : Energie électrique, Bioingénierie, Méthodes pour l’ingénierie des systèmes.

Présentation de la ou les thématiques :

La transition énergétique est l'un des plus grands défis du 21eme siècle, car elle nécessite la mise en place de nouveaux systèmes de production, de transport et de distribution d'énergie plus efficaces et durables. Dans ce contexte, les réseaux à courant continu haute tension (HVDC) sont de plus en plus considérés comme une solution prometteuse pour relever ce défi. Les réseaux HVDC permettent de transporter de grandes quantités d'énergie sur de longues distances avec des pertes minimales, ce qui les rend particulièrement adaptés aux énergies renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne, qui sont souvent produites dans des endroits éloignés des centres de consommation.

La fiabilité des réseaux et la qualité d'énergie électrique dépend fortement de celle des systèmes d'isolation. Dans les composants des réseaux d’énergie (Gas Insulated Switchgear (GIS), transformateurs, câbles, alternateurs…) moyenne et haute tension, les systèmes d’isolation sont exposés à des contraintes de champ électrique intense, appliquées sur des structures d'isolation complexes impliquant des interfaces et des points de jonction entre différents milieux isolants (liquide, solide, gaz). Suite à un renforcement du champ électrique, ces systèmes peuvent être le siège de « décharges partielles ». Les décharges partielles (DP) sont des phénomènes électriques qui peuvent endommager l'isolation des appareillages électriques haute tension, provoquant des défaillances potentiellement catastrophiques. La compréhension des phénomènes physiques impactant la répartition du champ électrique et la détection des décharges est primordiale pour développer des stratégies de diagnostic avancées permettant d'identifier et de prévenir les décharges, ce qui contribuera à réduire les risques de pannes et à assurer une transmission électrique plus sûre et plus fiable.

Dans ce contexte, ce projet de thèse se concentre sur le développement de méthodes de détection et localisation de décharges partielles au sein des appareillages Haute Tension, en mettant particulièrement l'accent sur la maîtrise de la propagation des ondes électromagnétiques et/ou acoustiques générés par les décharges au sein des appareillages blindés, en vue d’optimiser leur détection et localisation avec des antennes Ultra Haute Fréquence (UHF) et/ou des capteurs acoustiques.

Description de la ou les missions / les activités

Ce projet propose d’étudier les phénomènes électromagnétiques associés aux décharges partielles dans les composants des réseaux à l’aide des outils de simulation numérique et expérimentale. Au sein du Laboratoire Ampère à l’Ecole Centrale de Lyon, vous allez être amené à :

• Effectuer une recherche bibliographique sur les phénomènes de décharges et les méthodes de localisation dans les composants des réseaux d’énergie (Transformateurs, Gas Insulated Switchgears, cables…).

• Maitrise des modèles mathématiques et des méthodes numériques pour modéliser les décharges et leurs ondes électromagnétiques, tenant compte des propriétés des matériaux, des phénomènes aux interfaces.

• Simulation des phénomènes électromagnétiques ultra haute fréquence (UHF) et acoustiques causés par les décharges partielles.

• Application du retournement temporelle pour la localisation de décharges partielles dans des géométries complexes avec une approche multi-capteurs.

• Développement d’un banc expérimental pour la validation des résultats.

• Analyse, interprétation des résultats, rédaction des articles scientifiques et du manuscrit de la thèse.

De plus, la personne recrutée le désirant aura l’opportunité d’intervenir en enseignement au sein du département EEA de l’Ecole Centrale de Lyon, s’assurant ainsi un complément de salaire tout en profitant d’une expérience valorisable par la suite.

Diplômes : Ingénieur ou Master 2 en en génie électrique, électronique, physique, électromagnétisme ou modélisation numérique.

Expérience : Génie électrique, simulation numérique

Connaissances : Logiciels : Comsol Multiphysics (ou logiciel équivalent), Matlab/Simulink (ou logiciel équivalent).