Développement d'un outil d'investigation pour le diagnostic des phénomènes hautes fréquences dans des câbles électriques

Development of an investigative tool for the diagnosis of high-frequency phenomena in power cables

• Auteur / Autrice : Duc Quang Nguyen
• Direction : Stéphane Clénet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 19/11/2013
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : L2EP - Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique de Puissance de Lille
• Jury : Président / Présidente : Anouar Belahcen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Clénet, Yvonnick Le menach, Darius Vizireanu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Trichet, Raphael Romary

Mots clés

Mots clés contrôlés

Câbles électriques

Électrostatique

Magnétoencéphalographie

Mots clés libres

Haute fréquence

Câbles électriques

Méthode des éléments finis

Méthode des lignes de transmission

High frequency

Power cables

Finite Element Method

Transmission Line Method

Résumé

Les travaux effectués pendant la thèse ont principalement porté sur la modélisation et le calcul du comportement haute-fréquence (HF) des câbles électriques. Ces phénomènes physiques mis en jeu combinent les effets capacitifs et inductifs ainsi que les effets de peau et de proximité. Pour prendre en compte de ces comportements, nous utilisons une approche basée sur des circuits équivalents à base aux paramètres linéiques qui varient en fonction de la fréquence. La détermination des éléments du schéma équivalent a été effectuée en résolvant des problèmes d'électrostatique et de magnétoharmonique en utilisant la méthode des éléments finis. Ensuite, nous avons travaillé sur la méthode des lignes de transport (TLM) associée à une approche modale pour déterminer les fréquences de résonance du système en prenant en compte les interconnexions aux extrémités du câble. Nous avons mis en œuvre la méthode ci-dessus pour plusieurs types de câble électrique : bifilaire blindé, blindé de 4 conducteurs, AC triphasée et enfin HVDC. Le comportement HF de ces câbles a été étudié en utilisant l'approche développé.

The work during the thesis focused on the modeling and calculation of high frequency (HF) behavior in the power cables. These physical phenomena involved combining capacitive and inductive as well as the effects of skin and proximity effects. To account for this behavior, we use an approach based on equivalent circuits based on linear parameters that vary depending on the frequency approach. The determination of the equivalent circuit elements was performed by solving electrostatic problems and magnetoharmonic using the finite element method. Then we worked on the Transmission Lines Method (TLM) associated with a modal approach to determine the resonance frequencies of the system taking into account the interconnections to the ends of cable. We have implemented the above method for several types of electric cable: shielded wire, shielded 4 wires, three phases AC and finally the HVDC cable. The HF behavior of these cables has been studied using the developed approach.