Protection des éoliennes modernes contre la foudre
Des informations générales:
DOCTORAT (L.M.D) |
Le niveau |
Protection des éoliennes modernes contre la foudre |
Titre |
| Réseaux Électriques |
SPECIALITE |
Page de garde:
Sommaire:
Introduction Générale
Chapitre I: Etat de l’art sur les énergies éoliennes
1.1- Introduction
1.2- Energie éolienne en chiffres:
1.2.1- Situation actuelle de l’énergie éolienne dans le monde :
1.2.2- L’énergie éolienne en Algérie
1.3- Types d’éoliens selon l’orientation de leurs axes:
1.3.1- Éoliennes à axe vertical :
1.3.2- Éoliennes à axe horizontal
1.4- Classement des éoliennes selon leur vitesse de rotation :
1.4.1- Vitesse Fixe:
1.4.2- Vitesse Variable :
1.5- AEROGENERATEUR :
1.5.1- Principe de fonctionnement:
1.5.2-Constitution d’un aérogénérateur :
1.6- CRITERES DE CONCEPTION D’EOLIENNE A AXE HORIZONTAL :
1.6.1- Critères de taille :
1.6.2- Critères de site d’installation:
1.6.3- Critères d’aérodynamique des pales:
1.7- MODES D’OPERATION D’UNE EOLIENNE
1.7.1- Éolienne raccordée au réseau
1.7.2- Eolienne alimentant une charge isolée
1.8- Conclusion
Chapitre II : Phénomène de foudre, effets et moyens de protection
II.1- Introduction :
11.2- La foudre à travers l’histoire :
11.3- Physique du Phénomène Orageux :
11.3.1- Nuages Orageux :
11.3.2- Electrisation du Nuage Orageux :
II.4- PHENOMENE DE FOUDRE
II.4.1- Foudre, Eclair et Tonnerre :
II.4.2- Les différents types de décharges de foudre
II.4.3- Classification des décharges nuage-sol :
II.5- Observations expérimentales des courants de foudre et des champs électromagnétiques associés :
II.5.1- Courant de l’arc en retour :
11.6- Caractérisation des champs électromagnétiques de l’arc en retour en fonction de la distance
11.7- Caractéristiques de l’occurrence de la foudre / systèmes de localisation de la foudre :
11.8- EFFETS DE LA FOUDRE :
II.8.1- Effets électriques :
11.8.2- Effets thermiques
11.8.3- Effets électrodynamiques
11.8.4- Effets électrochimiques :
11.8.5- Effets liés aux champs électromagnétiques :
11.8.6- Effet de la foudre sur les éoliennes :
11.9- PROTECTION CONTRE LA FOUDRE :
11.9.1- Moyens de protection contre les effets de la foudre :
11.9.2- Protection des lignes de distribution contre la foudre :
11.9.3- Protection des éoliennes contre la foudre :
11.9.4- Mise à la terre :
II.10- Conclusion
Chapitre III: Modélisation et simulation du champ électromagnétique rayonné par l’interaction foudre-éolienne
III.1- Introduction :
III.2- Classification des modèles du courant de l’arc en retour
III.3- Distribution du courant de foudre dans les modèles d’ingénieur
III.3.1- Géométrie du problème
III.3.2- Représentation générale des modèles d’ingénieur
III.4- Courant de l’arc en retour à la base du canal de foudre :
III.4.1- Le modèle bi-exponentiel :
III.4.2- Fonction d’Heidler :
III.5- Extension des modèles d’ingénieur pour prendre en compte les objets élevés (cas des tours)
III.5.1- Extension des modèles d’ingénieur basés sur la représentation de sources distribuées (modèle de Rachidi)
III.5.2- Extension des modèles d’ingénieur basés sur la représentation de source de tension localisée (modèle de Baba et Rakov)
III.5.3- Allure des courants au sommet et à base des tours élevées
III.6- Champ électromagnétique généré par l’interaction d’un coup de foudre avec une tour :
III.7- La méthode des Différences Finies dans le Domaine Temporel (FDTD)
III.7.1- L’origine de la FDTD
III.7.2- L’algorithme de Yee
III.8- Principe de la méthode FDTD
III.9-Conditions aux limites absorbantes (ABC)
III.10- Les considérations requises pour la stabilité d’algorithme FDTD
III.11- Application de la méthode FDTD pour le calcul du champ électromagnétique de la foudre
III.11.1- Coup de foudre tombant sur une éolienne avec un sol homogène
III.11.2- Champ électromagnétique en dessous du sol
III.11.3- Champ électromagnétique au-dessus du sol
III.12- Conclusion
Chapitre IV: Etude des performances des systèmes de protection des éoliennes contre la foudre
IV.1- Introduction:
IV.2- Corrélation entre la foudre et le champ électrique
IV.3- Distance entre le leader de la foudre et l’éolienne :
IV.4- Conception d’un modèle d’une éolienne à l’aide de COMSOL Multiphysics
IV.4.1- Représentation des surfaces des turbines et l’air environnant
IV.4.2- Modèles numériques pour le canal de foudre
IV.4.3- Équations gouvernantes
IV.5- Création du modèle 3D des turbines
IV.6- Analyse par éléments finis FEM du logiciel Comsol Multiphysics
IV.7-Validation du modèle
IV.7.1- Récepteur rond de 0,3 m de rayon
IV.7.2-Récepteur rond de 0,2 m de rayon
IV.7.3- Conducteur en forme de pointe
IV.7.4- Deux récepteurs ronds de 0,2 m de rayon :
IV.8- Etude des performances des systèmes de protection des éoliennes contre la foudre :
IV.8.1- Effet de la taille et de la forme des récepteurs sur les performances des LPS :
IV.8.2- Impact du changement de la position du canal de foudre sur les performances des systèmes de protection << LPS >> :
IV.8.3- Effet de l’angle de rotation des pales d’éoliennes sur les performances des systèmes de protection contre la foudre :
IV.9- Conclusion
Conclusion générale
Bibliographie
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