Contributions à l'amélioration de la méthode de l'onde thermique pour la mesure des charges d'espace dans les structures isolantes pour les câbles haute tension courant continu

par Shuo Zhao

Projet de thèse en Électronique

Sous la direction de Petru Notingher et de Jérôme Castellon.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de I2S - Information, Structures, Systèmes , en partenariat avec IES - Institut d'Electronique et des Systèmes (laboratoire) et de Département Systèmes d'Energie, Fiabilité et Radiations (equipe de recherche) depuis le 01-02-2014 .


  • Résumé

    L'augmentation continue des besoins en énergie électrique et l'éloignement croissant des lieux de production par rapport aux centres de consommation impulsent le développement du transport d'énergie en courant continu. Dans le cas des câbles haute tension à courant continue (HTCC) à isolation polymère, la problèmatique de la fiabilité est liée à l'établissement, sous l'effet des fortes valeurs de champ électrique et des gradients de température, de zones de charges électriques dans le diélectrique et au niveau des interfaces isolant/compound semi-conducteur. De telles accumulations de charges (dites charges « d'espace » car repaties dans un espace isolant) sur-sollicitent localement le matériau et peuvent le faire viellir prématurément, voire le faire claquer de manière intempestive. Le présent travail concerne les phénomènes d'accumulation de charges électrique dans les diélectriques et aux interfaces, dans le but d'aider à la conception de matériaux et structures adaptées au HTCC. Pour ce faire, il est nécessaire d'analyser l'isolation avec la résolution la plus élevée possible, notamment au voisinage des interface semi-conducteur/isolant. Nous nous intéresserons à la mise au point de techniques permettant de déterminer la répartition des charges et des champs électriques avec une haute résolution, en utilisant un principe non-destructif basé sur l'emploi d'un stimulus thermique. Il s'git ainsi de : o Mettre au point un outil à sensibilité accrue pour la mesure des charge d'espace sur des structures minces de type isolant/compound semiconducteur en géométrie plane ; o Adapter l'outil pour des mesures sur des câbles « modèle » ;

  • Titre traduit

    Contributions to the improvement of the thermal step method for space charge measurements in insulating structures for high voltage dc cables


  • Résumé

    The continuous increase of electricity needs and the increasing distance between the places of production and the consumer centers promote the development of transport DC energy by long range submarine or terrestrial links. In the case of high voltage direct current (HVDC) cables with polymer insulation, the issue of reliability is related to the establishment of areas of electric charges in dielectric or interface insulator/compound semiconductor under the influence of the high values of electric field and temperature gradients. These accumulations of charges (called space charges, because they distribute in an insulating space) will over-solicit locally and age the material prematurely, or even lead to breakdown inadvertently. It's indispensable to measure the residual fields induced by these charges. On the other hand, the properties of materials and the processes used in manufacturing of cables should be able to master the accumulation of space charges in all the volume of dielectrics and the different interfaces of insulation systems. So, it's necessary to analyze the insulation with the highest resolution, particularly in the vicinity of interface between semiconductor and insulator. We will focus on the development of a high resolution measuring unit for the space charge measurement on the insulating materials by using a non-destructive method based on the use of a thermal stimulus. It thus s'git of: o Develop a high efficiency system for space charge measurements by the Thermal Step Method in flat insulating structures; o Adapt the system for measurements on cables "model";