Contribution à l’étude des arcs électriques sur réseau HVDC (540 VDC) en conditions aéronautiques

Contribution to the study of electrical arcs on HVDC (540 VDC) in aeronautical conditions

• Auteur / Autrice : Mohamed Boukhlifa
• Direction : Philippe Testé, Romaric Landfried
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 28/01/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Dessante
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Bauchire, Philippe Teulet, Thierry Lebey, Vincent Rat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marc Bauchire, Philippe Teulet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électricité -- Pannes

Aéronautique -- Recherche

Défauts

Arc électrique

Haute tension

Circuits électriques -- Courant continu

Mots clés libres

HVDC

Arc électrique

Aéronautique

Coupure

Défauts d’arc

HVDC

Electric arc

Aeronautic

Switching

Arc fault

Résumé

Les travaux menés dans cette thèse s’inscrivent dans le cadre de l’augmentation de la part de l’énergie électrique embarquée dans les réseaux aéronautiques et des augmentations de tension qui en découlent (passage à 230V AC et à +/- 270V DC ou 0-540V DC). Dans ces conditions les avionneurs vont être confrontés à des difficultés techniques concernant la commutation de fortes intensités en régime DC sous de fortes tensions et au risque de défaut d’arc électrique au sein des réseaux. Les travaux présentés dans ce travail concernent la caractérisation des arcs électriques alimentés sous 540 VDC en conditions de pression aéronautiques de 100 hPa à 1000 hPa. Les études menées dans cette thèse sont principalement à caractère expérimental et pour ce faire, une plateforme expérimentale a été mise au point en vue de réaliser dans des conditions de pression contrôlables des arcs en régime DC sous des tensions continues (jusqu’à 540 VDC) et des intensités pouvant atteindre 300 A. Les principaux axes de recherche sont les suivants : i) la caractérisation d’un arc électrique d’un arc sous 540 VDC (extinction de l’arc, extension spatiale de l’arc, énergie dissipée dans l’arc et caractérisation électrique), ii) l’étude du déplacement d’un arc en conditions de pression aéronautique, iii) l’étude des phénomènes qui précédent l’apparition du défaut d’arc électrique dans le cas d’un amorçage de défauts d’arc par voie humide comme cela est préconisé dans les normes aéronautiques.

The work carried out in this thesis concerns the consequences of the increase of the part of electrical energy embbed in aeronautical networks and of the resulting voltage increases (change to 230V AC and +/- 270V DC or 0-540V DC). Under these conditions, aircraft manufacturers will be faced with technical difficulties concerning the switching of high currents in DC under high voltages and the risk of arcing faults within the networks. The work presented here concerns the characterization of electric arcs supplied under 540 VDC under aeronautical pressure conditions from 100 hPa to 1000 hPa. The studies carried out in this thesis are mainly of an experimental nature and for this purpose, an experimental platform has been developed in order to carry out under controlled pressure conditions, arcs in DC regime under DC voltages (up to 540 VDC) and currents up to 300 A. The main lines of research are as follows: i) characterization of an arc under 540 VDC (arc extinction, spatial extension of the arc, energy dissipated in the arc and electrical characterization), ii) study of the displacement of an arc under aeronautical pressure conditions, iii) study of the phenomena that precede the appearance of the arc fault in the case of wet arc fault initiation as recommended in aeronautical standards.