Etude du transfert radiatif dans des plasmas thermiques de mélanges SF6 - C2F4 : application à la simulation de disjoncteurs haute tension

摘要

La coupure du courant au travers des lignes haute tension est effectuée au moyen de Disjoncteur Haute Tension (DHT) à SF6. Lors de la séparation des contacts électriques la continuité du courant est assurée par la formation d'un plasma thermique de type arc électrique. Le transfert radiatif a trois effets majeurs dans ces dispositifs : le refroidissement des zones chaudes par émission d'un rayonnement, le réchauffement du gaz froid en périphérie par absorption du rayonnement et l'ablation des parois en PTFE ([C2F4]n). La considération du transfert radiatif nécessite une description fine des spectres d'absorption du plasma (~300 000 points en fréquence). La simulation numérique de ces décharges est largement utilisée dans le cadre du développement de nouveaux DHT et la considération du transfert radiatif dans ces modèles utilise des méthodes approchées. Ceux-ci se basent sur une description des spectres d'absorption de faible résolution (~10 points) en définissant des Coefficients Moyens d'Absorption (CMA). Ce travail présente :ud• Une méthode originale permettant la création d'une base de données de CMA, comprenant le continuum moléculaire et atomique et les raies atomiques pour des mélanges de SF6-C2F4 à des températures de 300 à 50 000 K et des pressions de 1 à 100 bar.ud• Les résultats d'un modèle de transfert radiatif en 1D, obtenus avec la base spectrale fine et l'utilisation des CMA définis avec différentes moyennes (Planck, Rosseland, " mixte ", ...) et sur plusieurs jeux d'intervalles. L'influence de la moyenne et du nombre d'intervalles sur le flux et sa divergence sont mis en évidence.ud• Le développement d'un modèle d'arc stabilisé par parois résolvant les équations considérées par la méthode des volumes finis. Celui-ci permet une comparaison entre la méthode de l'émission nette et la méthode P1 qui tient compte de l'absorption du rayonnement des zones froides, mais également une comparaison entre des jeux de CMA définis sur des intervalles spectrauxuddifférents par une méthode itérative