Les arcs électriques se produisant dans les systèmes de traction en courant continu (CC) présentent des risques importants d’incendie, de fumée et d’explosion électrique. Ils ont des implications majeures en matière de sécurité pour les passagers et les travailleurs, des implications en termes de responsabilité pour les fabricants, les fournisseurs et les autorités de transport, et sont une source de perturbations du service. Les éclairs d’arc, qui libèrent instantanément une grande quantité d’énergie thermique, sont particulièrement fréquents dans les systèmes de traction en CC en raison de leur forte exposition aux débris et au vandalisme [1].

À ce jour, les risques ne sont pas quantifiés de manière adéquate par les communautés scientifiques et industrielles, et l’efficacité des solutions de protection électrique contre ces événements reste incertaine. Ce projet vise à modéliser les éclairs d’arc dans les systèmes en CC en utilisant la modélisation magnétohydrodynamique (MHD), qui permet des simulations tridimensionnelles en régime transitoire [2]. Cette approche prend en compte les propriétés physiques de l’arc, caractérisant ainsi celui-ci comme un plasma (un fluide électriquement conducteur dans un champ magnétique) [3].

Une modélisation précise des éclairs d’arc permettra d’abord d’améliorer notre compréhension de ce phénomène dans les systèmes de traction en CC, facilitant ainsi une meilleure évaluation des risques. Le projet présente également un fort potentiel pour influencer le processus de normalisation concernant l’évaluation des défauts d’arc dans les systèmes de traction en CC, notamment par des amendements à la norme IEEE 1653.3 [4] sur la modélisation des systèmes d’alimentation électrique pour la traction ferroviaire.

[1]        Traction Power Electrification System Investigation – Washington Metropolitan Area Transit Authority (WMATA), Federal Transit Administration (FTA), 9 déc. 2016.

[2]        C. Rehmet, V. Rohani, F. Cauneau et L. Fulcheri, « 3D unsteady state MHD modeling of a 3-phase AC hot graphite electrodes plasma torch, » Plasma Chem. Plasma Process., vol. 33, no. 2, pp. 491-515, 2013.

[3]        R. P. Londero et al., « Analysis and simulation of direct current electric arcs using the magnetohydrodynamics theory, » in Proc. Int. Conf. Electr. Comput. Technol. (ICECET), Cape Town, South Africa, 9-10 déc. 2021.

[4]        IEEE Guide for Rail Transit Traction Power Systems Modeling, IEEE Std 1653.3, 2021.