Axe 08
Physique des décharges et de la foudre
Le bassin du Congo est la zone la plus orageuse du monde, et la physique du couplage foudre–réseau y est presque inexplorée.
Contexte
La densité de foudroiement observée au-dessus du bassin du Congo est parmi les plus élevées de la planète. C'est une contrainte majeure pour les réseaux électriques et télécoms, et c'est aussi, pour un physicien des plasmas, un terrain d'observation sans équivalent.
Les statistiques de courant de foudre utilisées dans le monde entier pour dimensionner les protections proviennent de campagnes de mesure menées en zone tempérée. Rien ne garantit qu'elles s'appliquent aux orages profonds du bassin du Congo, et personne n'a vérifié.
Questions ouvertes
Ce que la littérature ne tranche pas
Les distributions de courant de crête et de raideur de front des arcs en retour, dans les orages profonds du bassin du Congo, diffèrent-elles des statistiques de référence établies en zone tempérée ?
Couplage électromagnétique d'un coup de foudre proche sur une ligne de distribution aérienne : quelle part des défaillances relève de l'impact direct, de la tension induite et de la remontée de potentiel de terre ?
Varistances à oxyde de zinc : quels mécanismes de conduction aux joints de grains, et comment se dégradent-elles sous impulsions répétées combinées à une forte humidité ?
Mise à la terre en sols latéritiques dont la résistivité varie fortement d'une saison à l'autre : quel modèle d'impédance impulsionnelle, et comment décrire l'ionisation du sol sous fort courant ?
Peut-on construire, à partir de mesures de terrain, une cartographie de densité de foudroiement et de risque directement exploitable pour dimensionner les protections de réseau sous forte activité orageuse ?
Faisabilité
Antennes à champ électrique rapide, moulins à champ, bobines de Rogowski, générateur d'impulsions : l'instrumentation est accessible, et les orages à observer sont sur place.
Méthodes et moyens
- Réseau de mesure de champ électrique atmosphérique et d'antennes à réponse rapide
- Enregistrement corrélé des perturbations sur lignes de distribution instrumentées
- Essais d'impulsion sur varistances et parafoudres, suivi de dégradation
- Mesure de résistivité des sols en saison sèche et en saison des pluies
- Simulation électromagnétique du couplage foudre–ligne et modélisation du canal de décharge
Débouché visé
Des statistiques de foudroiement propres aux zones de très forte activité orageuse, un modèle de couplage ligne–foudre validé localement, et des règles de protection opposables pour les réseaux électriques et télécoms.
Chaîne de production simulée
Production de parafoudres ZnO et protection de sitesDu joint de grains d'une céramique au dimensionnement de la protection d'une ligne ou d'une usine.Axes liés
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