Modélisation des systèmes de mise à la terre des lignes électriques soumis à des transitoires de foudre PDF Download
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Book Description
Ce travail de thèse porte sur la modélisation des systèmes de mise à la terre des lignes électriques soumis à des transitoires de foudre. Nous identifions et caractérisons tout d’abord les différents paramètres qui influencent le comportement des systèmes de mise à la terre, en particulier lorsqu’ils diffusent un courant de la foudre. Nous proposons alors de représenter dans un premier temps ce comportement en fréquentiel, en nous appuyant sur un modèle électromagnétique issu de la théorie des antennes. Nous montrons en effet en détaillant la théorie de ce modèle et en le validant expérimentalement, qu’il s’agit de l’approche la mieux adaptée aux structures qui nous intéressent. Cette modélisation fréquentielle est alors appliquée afin d’établir diverses règles d’ingénierie permettant d’optimiser la structure des systèmes de mise à la terre. A partir de la représentation du système de mise à la terre dans le domaine fréquentiel, nous élaborons alors un modèle décrivant son comportement dynamique pour les études de transitoires en temporel. Notre approche nous permet de représenter par des équations d’état dans des logiciels de type EMTP-RV un système de mise à la terre complexe possédant plusieurs points de connexion avec le réseau électrique. Cette modélisation est validée et se montre bien adaptée pour répondre à plusieurs questions qui reviennent souvent lors d’études de coordination des isolements et de CEM. Nous montrons alors comment calculer en temporel les grandeurs électriques se propageant dans le sol au voisinage d’un système de mise à la terre, dans l’optique d’estimer leurs effets sur son environnement matériel (câbles enterrés) ou humain (sécurité). Nous montrons ainsi qu’il est bien adapté pour les études de sécurité autour d’un pylône foudroyé. Nous développons finalement un algorithme original permettant de calculer l’expression proposée par Pollaczek pour calculer les couplages faisant intervenir des conducteurs enterrés. Cet algorithme, basé sur une méthode de quasi-Monte Carlo, se montre efficace et facile à mettre en oeuvre. Il nous permet de disposer d’une alternative aux formules approchées utilisées classiquement.
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Ce travail de thèse porte sur la modélisation des systèmes de mise à la terre des lignes électriques soumis à des transitoires de foudre. Nous identifions et caractérisons tout d’abord les différents paramètres qui influencent le comportement des systèmes de mise à la terre, en particulier lorsqu’ils diffusent un courant de la foudre. Nous proposons alors de représenter dans un premier temps ce comportement en fréquentiel, en nous appuyant sur un modèle électromagnétique issu de la théorie des antennes. Nous montrons en effet en détaillant la théorie de ce modèle et en le validant expérimentalement, qu’il s’agit de l’approche la mieux adaptée aux structures qui nous intéressent. Cette modélisation fréquentielle est alors appliquée afin d’établir diverses règles d’ingénierie permettant d’optimiser la structure des systèmes de mise à la terre. A partir de la représentation du système de mise à la terre dans le domaine fréquentiel, nous élaborons alors un modèle décrivant son comportement dynamique pour les études de transitoires en temporel. Notre approche nous permet de représenter par des équations d’état dans des logiciels de type EMTP-RV un système de mise à la terre complexe possédant plusieurs points de connexion avec le réseau électrique. Cette modélisation est validée et se montre bien adaptée pour répondre à plusieurs questions qui reviennent souvent lors d’études de coordination des isolements et de CEM. Nous montrons alors comment calculer en temporel les grandeurs électriques se propageant dans le sol au voisinage d’un système de mise à la terre, dans l’optique d’estimer leurs effets sur son environnement matériel (câbles enterrés) ou humain (sécurité). Nous montrons ainsi qu’il est bien adapté pour les études de sécurité autour d’un pylône foudroyé. Nous développons finalement un algorithme original permettant de calculer l’expression proposée par Pollaczek pour calculer les couplages faisant intervenir des conducteurs enterrés. Cet algorithme, basé sur une méthode de quasi-Monte Carlo, se montre efficace et facile à mettre en oeuvre. Il nous permet de disposer d’une alternative aux formules approchées utilisées classiquement.
Author: Milan Puharic Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 278
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Le matériel électrique basse tension, de plus en plus sophistiqué, est sensible aux perturbations du réseau. Pour établir une politique de protection des matériels il faut déterminer les contraintes susceptibles de se propager sur ce réseau, notamment celles dues à la foudre. Cette thèse dans sa première partie traite de la propagation des ondes sur les lignes BT, en déterminant surtout les paramètres dépendant de la fréquence. Les paramètres des câbles BT, dont la géométrie est spécifique, ne peuvent pas être déterminés par les méthodes classiques. Nous avons donc mesure ces paramètres en utilisant deux méthodes complémentaires; un logiciel d'éléments finis a aussi été utilise pour leur calcul. Nous pouvons ainsi proposer un modèle de ligne BT, mis en œuvre sur le logiciel de simulation EMTP. Dans la deuxième partie, nous avons étudié le couplage du canal de foudre avec une ligne BT multifilaire. Dans ce cas plusieurs modes de propagation sont susceptibles de se propager: nous avons utilise l'analyse modale qui nous a permis de calculer les deux modes les plus caractéristiques: homopolaire (commun) et différentiel (bifilaire). Nous concluons que le courant induit en mode homopolaire est prépondérant; les simulations réalisées nous permettent de déterminer les contraintes sur les réseaux BT, et de dimensionner les moyens de protection
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NOTRE OBJECTIF EST DE DIMENSIONNER LES DISPOSITIFS DE PROTECTION DES LIAISONS SOUTERRAINES PAR CABLES ISOLES, LORSQUE CES LIAISONS SONT INSEREES DANS DES LIGNES AERIENNES. LA DEMARCHE CHOISIE CONSISTE TOUT D'ABORD A DEVELOPPER UN MODELE DE CALCUL EN REGIME TRANSITOIRE DES LIAISONS SOUTERRAINES A PARTIR D'UNE MODELISATION DES CABLES PREALABLEMENT EFFECTUEE. NOUS CONFRONTONS ENSUITE LES RESULTATS OBTENUS A CEUX FOURNIS PAR UN MODELE EXISTANT ET NOUS VALIDONS NOTRE MODELE DE CALCUL PAR DES MESURES SUR UNE LIAISON REELLE. ENFIN L'ON S'INTERESSE AUX LIAISONS SOUTERRAINES AVEC MISE A LA TERRE EN UN POINT OU PERMUTATION DES ECRANS QUI NECESSITENT L'EMPLOI DE DISPOSITIFS DE PROTECTION DE LA GAINE (RESISTANCES NON LINEAIRES). ON ETUDIE LE CAS LE PLUS CONTRAIGNANT (CHOC DE FOUDRE SUR LA LIGNE AERIENNE). ON ABOUTIT A DES RECOMMANDATIONS SUR LES TENSIONS AUXQUELLES DOIVENT RESISTER LES MATERIELS, LES COURANTS QUI LES TRAVERSENT ET LES ENERGIES QU'ILS DOIVENT DISSIPER
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L'objectif de ce projet de maîtrise est de réaliser les cas-tests de réseaux électriques pour la simulation, l'étude et l'analyse des transitoires électromagnétiques (EMT). En effet, l'étude EMT dans les réseaux électriques revêt une importance cruciale en raison des différents défauts et perturbations des réseaux qui peuvent se produire. Les principales applications des cas-tests de type EMT sont entre autres l'étude de ferrorésonance, la résonance sous-synchrone, la simulation de génération d'énergie renouvelable (éolienne, panneau solaire), les phénomènes de foudre ou encore la simulation des perturbations géomagnétiques (impact harmonique, réponse des contrôles des machines et protection). Par rapport aux cas-tests de type phaseurs, des cas-tests EMT contiennent des données complémentaires et modèles détaillés qui permettent la représentation du comportement des systèmes sous différents régimes de fonctionnement. Les données complémentaires requis dépendent du type d'étude et comprennent les détails comme des contrôles des machines, la longueur des lignes électriques, des impédances de lignes électriques en fonction de la fréquence, la géométrie et des propriétés des matériaux du câble, les paramètres, configuration, et caractéristiques de la saturation des transformateurs. L'implémentation et l'étude de ces cas-tests peut s'effectuer sous différent environnements. Ce mémoire utilise EMTP. On présente les procédés de modélisation complets des réseaux IEEE 39, IEEE-118 et un réseau européen T0. Certains de ses réseaux sont modifiés et adaptés dans le but d'intégrer la production d'énergies renouvelables (réseau IEEE 39 et réseau T0) ou encore la modélisation d'orages magnétiques (réseau IEEE 118). En effet, il est essentiel de doter les ingénieurs de réseaux électriques de réseaux-tests qui serviront de base pour les différentes études à mener dans un but de planification et d'exploitation de réseaux. De plus, les cas tests serviront dans la recherche sur la modélisation et la performance numérique dans les logiciels de simulation des transitoires électromagnétiques.
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Ce mémoire de thèse traite de l’étude de l’effet de la foudre sur les réseaux de distribution et de transport d’électricité. Il a été motivé par le souci de disposer de méthodes d’études permettant d’éviter les effets néfastes des surtensions dues à la foudre qui sont susceptibles de se propager sur les réseaux électriques (destruction de matériels, courts circuits conduisant à des creux de tension, etc). Plusieurs points scientifiques spécifiques sont abordés. On s’intéresse tout d’abord aux différentes données expérimentales concernant le courant de foudre disponibles aujourd’hui pour identifier celles qui sont les plus appropriées pour réaliser ce type d’étude. Nous abordons ensuite la question des surtensions induites (ce sont les surtensions dues aux coups de foudre tombant à proximité des réseaux électriques). Nous présentons un modèle de couplage permettant de représenter le couplage entre le champ électromagnétique dû à un coup de foudre et une ligne multifilaire dont les paramètres varient en fonction de la fréquence. Ce modèle est employé pour déterminer le risque de défaillance dû à la foudre d’équipements d’un client domestique à basse tension. On s’appuie pour cela sur une méthode probabiliste de type quasi-Monte-Carlo. La dernière partie de la thèse est consacrée à l’étude du taux d’amorçage dû à la foudre des lignes de transport d’électricité. Il s’agit du nombre moyen d’amorçage des chaînes d’isolateurs par an et pour 100 km de ligne. Ce taux permet de quantifier le comportement à la foudre des ouvrages de transport. Nous présentons une méthode numérique permettant de le calculer automatiquement en s’appuyant sur le logiciel de calcul de transitoires électromagnétiques EMTP-RV. Nous appliquons ensuite cette méthode pour étudier différentes solutions permettant de réduire ce taux d’amorçage. Nous nous intéressons plus spécialement à l’emploi des parafoudres en ligne. Les parafoudres en ligne sont des parasurtenseurs installés en parallèle avec les chaînes d’isolateurs permettant d’éviter que les surtensions aux bornes des chaînes d’isolateurs ne soient supérieures à leur tension de tenue. Il s’agit là d’une solution relativement nouvelle qui nécessite des nombreux calculs d’optimisation afin d’installer les parafoudres d’une façon qui permette de concilier un coût raisonnable avec une bonne efficacité quant à la réduction du taux d’amorçage.
Author: Christian Bouquegneau Publisher: L'Editeur : EDP Sciences ISBN: 9782868838414 Category : Atmospheric electricity Languages : fr Pages : 184
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Qu'est-ce que la foudre ? Comment se protéger de ses effets destructeurs ? Peut-on la maîtriser et récupérer son énergie ? A quoi sert-elle sur notre planète et où frappe-t-elle de préférence ? Faut-il en avoir peur ?.... La foudre est un phénomène naturel qui fascine de tout temps, petits ou grands. Si son caractère mystérieux est de mieux en mieux connu, il n'est pas toujours bien expliqué, ni compris, et il alimente encore un nombre considérable d'idées reçues. Ce livre a pour objectif d'apporter des réponses claires et détaillées, afin de permettre à tout un chacun de connaître et d'apprécier cet événement à la fois banal et spectaculaire. La foudre est probablement à l'origine de la vie sur notre Terre sachons lui rendre hommage.
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Le bâtiment quel qu'il soit (industrie, tertiaire, domestique), s'électrifie toujours plus pour répondre entre autre au besoin de l'efficacité énergétique. Ainsi de nombreux équipements, en particulier d'électronique de puissance ou encore d'actionneurs sont présents et produisent des perturbations électromagnétiques tant conduites que rayonnées véhiculées ou propagées par les câblages électriques et dispositifs de protection, dimensionnés pour 50Hz et non les hautes fréquences. Ceci est à l'origine de la problématique CEM dans le bâtiment. La méthodologie de modélisation proposée consiste à chercher un schéma équivalent pour chaque constituant ou composant d'une installation. L'accès aux paramètres localisés de chacun est un des points fort de la méthode, tout en permettant l'association avec d'autres composants (couplages). Les modèles ainsi générés sont implantés automatiquement dans un logiciel circuit, en l'occurrence Spice, permettant la résolution et l'association d'autres équipements électriques complexes. La modélisation des différents composants, principalement le circuit de mise à la terre, permet la simulation et l'analyse de plusieurs configurations qui devraient nous permettre de dicter des règles de conception pour rendre plus robuste le bâtiment moderne fortement électrifié.
Author: Xavier Legrand
Author: Xavier Legrand
Author: Milan Puharic
Author: NIKO.. QAKO
Author: Fidji Diboune
Author: 
Author: Alain Xémard
Author: Christian Bouquegneau
Author: École polytechnique (Montréal, Québec). Département de génie électrique (1958-1990).
Author: Zaki Gouichiche
Author: Jean Marie Escané