Modélisation de l’arc électrique dans les disjoncteurs SF6 à haute tension

Abstract

Ce travail propose un nouveau modèle d’arc électrique destiné à représenter le comportement de l’arc dans un disjoncteur haute tension. Comparé aux modèles existants, tels que ceux de MAYR modifié, HABEDANK, SCHWARZ, KEMA et TP KEMA, ce modèle se distingue par sa simplicité et sa meilleure fidélité dans la reproduction des courbes de tension et de courant d’arc mesurées. Une modélisation précise de la conductance non linéaire de l’arc ne repose pas uniquement sur le choix d’un bon modèle, mais également sur une détermination rigoureuse de ses paramètres. À cette fin, plusieurs méthodes d’optimisation, locales et globales, ont été évaluées pour l’estimation des paramètres des modèles d’arc à boite noire, en prenant le modèle de SCHAVEMAKER comme exemple. Les résultats de simulation montrent que les méthodes heuristiques, notamment l’algorithme génétique, le recuit simulé et l’optimisation par essaim de particules, offrent les performances les plus satisfaisantes. Pour le modèle de SCHAVEMAKER en particulier, l’algorithme génétique s’avère le plus adapté pour les disjoncteurs 245 kV et 123 kV, tandis que le recuit simulé convient mieux au disjoncteur 145 kV. L’outil AMB (Arc Model Blockset), extension de MATLAB/Simulink Power System Blockset, est utilisé pour l’étude de l’interaction arc-circuit lors de la coupure d’un courant de défaut proche en ligne. Limité aux anciennes versions de MATLAB, AMB a été actualisé et amélioré. Le nouvel AMB offre un temps de simulation réduit, des résultats plus précis, et une représentation plus fidèle de la tension transitoire de rétablissement. Comme il comprend plus de modèles d’arc et quatre lignes artificielles.