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Soutenance de thèse de Julien CENES

par Isabelle Clarysse - publié le

Julien CENES soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

"Vieillissement des isolants synthétiques sous contraintes continues" ;

La soutenance se déroulera lundi 2 décembre à 13h30, site UPS, 118, route de Narbonnel, en salle des Colloques.

Jury :
M. Gilbert Teyssedre - Directeur de recherche CNRS - Directeur de Thèse
Mme. Séverine Le Roy - Chargée de recherche CNRS - Co-Directrice de Thèse
M. Serge Agnel - Professeur d’université - Rapporteur
M. Paul Sotta - Directeur de recherche CNRS - Rapporteur
Mme. Sandrine Thérias - Directrice de recherche CNRS - Examinatrice
M. Laurent Berquez - Professeur d’université - Co-Encadrant de Thèse

Invités :
M. Pierre Hondaâ - Expert R&D RTE - Invité
Mme. Virginie Eriksson - PhD, Innovation & Technology Borealis - Invité
M. Christophe Moreau - Ingénieur sénior liaisons par câbles EDF R&D - Invité

Résumé :
Ce projet s’inscrit dans le cadre du développement des câbles terrestres et sous-marins de haute-tension continue (HVDC) à isolation synthétique, et est destiné à améliorer la connaissance des mécanismes de dégradation dans ces isolants polymères de type polyéthylène réticulé (XLPE). L’objectif est donc d’étudier l’impact de l’application d’un stress électrothermique et thermique sur les caractéristiques diélectriques et physico-chimiques d’un matériau isolant de câble. Ce travail est réalisé sur des câbles modèles, et non sur des échantillons plans, afin de travailler dans des conditions plus réalistes de gradient de champ électrique et de température dans l’isolant.
Deux types de vieillissement ont été effectués : le premier, "longue durée", sous température isotherme, et ce pour 102 semaines de vieillissement, et le second, dit "courte durée sous contraintes variables", où le câble est sous gradient thermique et où on applique des remises à zéro (RAZ) ou des inversions de polarité (IP), sur une durée de 9 semaines. Pour chaque vieillissement, un câble est agé uniquement sous contrainte thermique pour comparaison. Des prélèvements sont effectués régulièrement afin d’évaluer l’impact du vieillissement sur les propriétés du matériau par des mesures de charges d’espace par méthode électroacoustique pulsée (PEA), et des mesures de conductivité, pour les propriétés diélectriques, ainsi que des mesures physico-chimiques (FTIR, DSC, DMA et ATG). Le banc de mesure de charge d’espace PEA sur câble a été optimisé afin de permettre la mesure pendant toute la durée du vieillissement, y compris pendant les inversions de polarité.
Le vieillissement "isotherme longue durée" a permis de mettre en évidence une diminution de la conductivité du matériau pour atteindre une valeur minimale à la moitié du temps de vieillissement. Cette conductivité augmente légèrement
ensuite jusqu’à la fin du vieillissement. Par ailleurs, la conductivité d’un câble vieilli sous contrainte thermoélectrique (isotherme ou sous gradient thermique) est inférieur d’une décade comparativement à celle du câble vieilli sous seule
contrainte thermique. Un drainage d’espèces ioniques pendant l’application de la contrainte thermoélectrique semble à l’origine de la diminution de la conductivité par rapport à celle d’un câble vieilli thermiquement dans les mêmes conditions.
Une analyse poussée des résultats de charges d’espace, permettant d’extraire le champ maximal et sa localisation ainsi que la densité de charges intégrée, permet de montrer un changement de comportement du matériau avec le temps de vieillissement "isotherme longue durée ". Le renforcement de champ maximal, initialement proche de l’électrode externe, se rapproche du milieu du matériau avec le temps de vieillissement.
Les mesures physicochimiques ont révélé une augmentation progressive du taux de carbonyle avec le temps de vieillissement à 100°C sans que le matériau ne montre de changement notable de sa microstructure. L’impact du vieillissement électrothermique par rapport au vieillissement thermique n’a pas été observé pour ces mesures.