Thèse (PhD) - Etude des systèmes d’isolation hybrides gaz-solide pour le remplacement du SF6 dans l’appareillage électrique moyenne et haute tension

Contexte général

La transition énergétique est l'un des plus grands défis du 21eme siècle, car elle nécessite la mise en place de nouveaux systèmes de production, de transport et de distribution d'énergie plus efficaces, tout en réduisant l’impact environnemental des systèmes. La fiabilité des réseaux et la qualité d'énergie électrique dépend fortement de celle des systèmes d'isolation. Dans les appareillages électriques moyenne et haute tension, les systèmes d’isolation sont exposés à des contraintes de champ électrique intense, appliquées sur des structures d'isolation complexes impliquant des interfaces et des points triples entre différents milieux isolants (gaz et solide). Suite à un renforcement du champ électrique, ou la dégradation de l’isolation, ces systèmes peuvent être le siège de décharges partielles, voir même d’une rupture totale de l’isolation, c’est ce qu’on appelle un claquage.

Les postes électriques blindés moyenne et haute tension (Gas Insulated Switchgear :  GIS) sont des installations clés du réseau de transport et de distribution d'énergie électrique. Les équipements de ces postes sont équipés de systèmes d'isolation pour garantir leur bon fonctionnement. L’isolation avec le gaz SF6 est largement utilisée dans les GIS à cause de ses hautes performances diélectriques et thermiques, et sa non-toxicité. Cette solution a permis de développer des GIS performants et plus compacts. Cependant, le SF6 est également responsable d'un impact environnemental significatif en raison de son potentiel de réchauffement climatique élevé. En effet, 1 kg de SF6 dégagé dans l’atmosphère a un impact environnemental équivalent à 22500 kg de CO2. Il est donc urgent de trouver des alternatives plus respectueuses de l'environnement.

Le remplacement du SF6 avec un autre isolant nécessiterait la modification de la conception de l’appareillage ou des conditions d’exploitation. Par exemple, l’isolation avec de l’air demande 3 fois plus de distances inter-électrodes qu’avec le SF6 si on maintient la même valeur de pression dans l’appareillage. L’augmentation de la pression de l’air permet d’améliorer les performances d’isolation tout en maintenant les mêmes dimensions de l’appareillage, mais cette solution n’est pas économique et n’est pas applicable sur tous les appareillages. Le recouvrement des électrodes par un isolant solide ou l’introduction d’une barrière isolante entre les électrodes semble être une solution intéressante à étudier, car elle permettrait de mieux contrôler le champ électrique et d’améliorer la tension de claquage. Dans ce contexte, ce projet de thèse propose d’étudier des solutions d’isolation hybrides gaz-solide et de comprendre l’influence de la présence de recouvrements et barrières diélectriques solides dans un gaz isolant sous un champ électrique non-uniforme. Une attention particulière sera portée à l’étude de matériaux avec faible impact environnemental.

Ce projet propose d’étudier des solutions d’isolation gaz-solide en vue de remplacer le SF6 dans les postes électriques moyenne et haute tension.

Objectifs / mission :

• Réaliser l’état de l’art, études bibliographiques, veille technologique sur le sujet.

• Prendre part au développement de nouvelle technologie en intervenant au stade de la conception de maquettes (physique, numérique…) de leur préparation (gestion des ressources) et des essais, mise en œuvre des expériences et établissement des protocoles de mesure.

• Simulation numérique, compréhension et interprétation des mesures.

• Synthétiser et présenter des résultats lors de réunions internes de projets.

• Contribuer à l’élaboration de rapports et publications scientifiques/techniques.

• Prendre part à des conférences ou événements de communication pour présenter ses résultats techniques.

• Rédaction du manuscrit de thèse.

Profil :

Ingénieur ou Master 2 en Génie Electrique, électrotechnique, électronique, physique ou matériaux.

• Génie électrique, réseaux d’énergie, matériaux diélectriques, simulation numérique sur Comsol Multiphysics.

• La maîtrise de l’anglais est un atout important.

Soft skill

• Curieux(se), rigoureux(se) et autonome.

• Goût pour la recherche et l’expérimentation.

• Bon relationnel et savoir travailler en équipe.

• Sens de l’innovation.

Ce que nous pouvons vous offrir :

• Vous intégrez un institut pour la transition énergétique, un domaine d’activité porteur et stimulant,

• Un environnement de travail jeune et dynamique,

• Des équipes mixtes et internationales (+20 nationalités),

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• Possibilité de télétravail 1J/sem,

• Activités sportives au sein de l’entreprise (yoga, foot, course à pied…),

• CSE, Mutuelle, Prévoyance,

• Rémunération : selon votre expérience.

Autres informations

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Chez SuperGrid Institute, nous respectons et valorisons la diversité de nos collaborateurs, leurs parcours et leurs expériences dans un objectif d’égalité des chances pour tous.

La diversité est au cœur de notre fonctionnement et nous nous engageons à proscrire toute discrimination de notre gestion des ressources humaines. SuperGrid Institute rend accessible l'ensemble de ses postes aux personnes en situation de handicap et s’engage de dans le cadre de son plan d’action pour l’égalité professionnelle à maintenir une attention particulière aux candidatures féminines pour respecter un équilibre de répartition globale des effectifs.