Conduction phenomena through gas and insulating solids in HVDC Gas Insulated Substations, and consequences on electric field distribution - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2014

Conduction phenomena through gas and insulating solids in HVDC Gas Insulated Substations, and consequences on electric field distribution

Phénomènes de conduction dans les gaz et isolants solides compris dans les Postes Sous Enveloppe Métalliques soumis à une tension continue

Abstract

With the emergence of renewable energy, new technologies for energy distribution across long distances, such as High Voltage Direct Current in Gas Insulated Substations (HVDC GIS) are developed. Under HVDC, the electric field distribution is not anymore determined by permittivity of materials but by resistivities and charge accumulation. In presence of gas/solid interfaces, the role of the surrounding gas on charge accumulation must be considered. In this work, we first present characterization methods which allow measuring the current passing through gas and solid insulators for different environmental conditions. Using these methods, we investigate the influence of several parameters (temperature, electric field, relative humidity) on the measured current. The variations of volume and surface resistivities are obtained. Finally, the results obtained for both solid and gaseous insulations are used to develop a numerical model with a shape close to the industrial application, and observe the modification of electric field distribution in presence of water concentration and temperature gradient in an HVDC GIS.
Avec l’émergence des énergies renouvelables, de nouvelles technologies pour la distribution de ces énergies sur de longues distances, telle que les Postes Sous Enveloppes Métalliques (PSEM) soumis à une haute tension continue (HVDC), sont développées. Sous HVDC, la distribution du champ électrique n’est plus déterminée par la permittivité relative des matériaux mais par leurs résistivités et l’accumulation de charge en surface des isolants. En présence d’interfaces gaz/solide, le rôle du gaz environnant sur l’accumulation de charge doit aussi être pris en compte. Dans ce travail de thèse, nous présentons tout d’abord des méthodes de caractérisations permettant de mesurer le courant au travers d’un gaz et dans les isolants solides, pour différentes conditions d’utilisations. Grâce à ces méthodes, nous avons pu étudier l’influence de plusieurs paramètres (la température, le champ électrique, l’humidité relative) sur le courant mesuré. Les variations des résistivités de volume et de surface sont ainsi obtenues. Enfin, les résultats obtenus pour les isolations solides et gazeuses ont été utilisés pour développer un modèle numérique présentant une forme similaire à celle utilisée dans l’application industrielle. Nous avons donc pu observer les modifications de la distribution du champ électrique induites par la présence d’eau et/ou des gradients de températures dans un PSEM sous haute tension continue.
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Dates and versions

tel-01121096 , version 1 (27-02-2015)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01121096 , version 1

Cite

Laetitia Zavattoni. Conduction phenomena through gas and insulating solids in HVDC Gas Insulated Substations, and consequences on electric field distribution. Electric power. Université de Grenoble, 2014. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01121096⟩

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