Etudes des Propriétés Diélectriques des Isolants de Câbles Electriques sous Sollicitations Mécaniques Dynamiques et en Environnement d'Eau Salée

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un organisme public de recherche, d’innovation et de formation dont la mission est de développer des technologies performantes, économiques, propres et durables dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. 

IFPEN met à disposition de ses chercheurs un environnement de recherche stimulant, avec des équipements de laboratoire et des moyens de calcul très performants.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Etudes des Propriétés Diélectriques des Isolants de Câbles Electriques sous Sollicitations Mécaniques Dynamiques et en Environnement d'Eau Salée

Le stage se déroulera au sein de la Direction Physico-Chimie et Mécanique Appliquées.

Les câbles électriques sous-marins dynamiques sont essentiels au bon fonctionnement des fermes éoliennes flottantes. Contrairement aux câbles statiques, qui sont généralement ensouillés dans le fond marin, les câbles dynamiques sont suspendus entre les structures flottantes et le fond marin, les exposant ainsi à des contraintes mécaniques importantes dues aux mouvements du flotteur, des vagues et des courants marins.

Ces mouvements répétés, combinés aux sollicitations électriques, thermiques et environnementales comme l'exposition continue à l'eau salée, accélèrent le vieillissement des isolants qui protègent les conducteurs électriques. Ce vieillissement peut altérer la performance et la durabilité de ces câbles, compromettant leur fiabilité sur le long terme.

Objectif du stage :

L’objectif du stage est d'étudier les mécanismes de dégradation des isolants de câbles électriques lorsqu'ils sont soumis à des sollicitations mécaniques dynamiques couplées à l’environnement marin. Le stagiaire sera chargé de concevoir et de réaliser des essais expérimentaux qui permettront de simuler ces conditions pour évaluer l’impact sur les propriétés diélectriques des matériaux isolants. Ces essais visent à mieux comprendre les mécanismes de vieillissement et à identifier les interactions entre les différents facteurs de dégradation.

Missions principales :

• Revue de littérature : Réaliser une recherche bibliographique sur les mécanismes de vieillissement des isolants de câbles électriques soumis à des conditions d’eau salée et sollicitations mécaniques.
• Conception et réalisation d’essais : Mettre en place des protocoles expérimentaux pour combiner des sollicitations mécaniques dynamiques dans un environnement d’eau salée, et mesurer l’impact sur les propriétés diélectriques des isolants.
• Analyse et interprétation des résultats : Analyser les données expérimentales pour identifier les mécanismes de dégradation des matériaux et comprendre leurs interactions.

Ces travaux pourront faire l’objet d’une prolongation par une thèse de doctorat, à partir de septembre 2025 (financement en cours d’instruction).

Compétences requises :

Étudiant en Master 2 (ou équivalent) dans le domaine des matériaux, génie mécanique, électrotechnique, ou tout autre domaine pertinent.

Connaissances en matériaux isolants (polymères) et en techniques de caractérisation mécanique et électriques (mesures diélectriques).

• Connaissances techniques : Une bonne maîtrise des propriétés des matériaux isolants, des sollicitations mécaniques et des phénomènes de vieillissement des polymères en environnement marin.
• Expérience en laboratoire : Une expérience dans la réalisation d'essais mécaniques et dans des environnements complexes (humidité, eau salée) serait un plus.
• Rigueur scientifique et analytique : Capacité à interpréter des données expérimentales complexes et à formuler des conclusions claires.
• Compétences rédactionnelles : Capacité à rédiger des rapports techniques et scientifiques.

Références

[1] Aging of XLPE Cable Insulation under Combined Electrical and Mechanical Stresses, E. David et al, Conference Record of the 1996 IEEE International Symposium on Electrical Insulation, Montreal, Quebec, Canada, June 1619,1996
[2] Effect of water on aging of XLPE cable insulation, S.V. Nikolajevic, R. Drca, Electric Power Systems Research 60 (2001) 9–15

Durée du stage : 6 mois à partir de fin mars 2025
Lieu du stage : IFPEN Solaize (69360)
Encadrement : C. Castro Lopez, F. Grosjean, J. Kittel

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