1 2.Technologie : Composants spécifiques C, L, R, lignes, commutateurs Matériaux : diélectriques solides, liquides, vide, métaux, géométrie Sources de haute tension Principaux générateurs pulsés (Marx, Blumlein, PFN) Méthodes de mesure, statiques et haute fréquence Aide à la conception, outils de simulation, solveur de champ, circuiterie Règles de sécurité, bioélectricité, rayonnement, CEM

2 Sécurité des personnes autour des installations Haute-Tension NB : Ce chapitre, synthèse de divers documents, est une introduction aux risques pour le personnel et aux principaux moyens d’y remédier. Il ne peut cependant pas être considéré comme un manuel de sécurité à vocation universelle. Chaque installation HT est déclarée, suivie par un responsable et possède un dossier de sécurité propre auquel il conviendra de se conformer strictement. Introduction Description des risques Procédures liées à l’huile Procédures liées à l’oxygène Procédures de mise à la terre Documentation Consignes générales

3 Introduction  Les systèmes de puissance pulsée comportent nécessairement des sections sous haute tension.  Leur montage, leur fonctionnement et leur maintenance nécessitent des interventions humaines dans des zones dangereuses.  Une bonne connaissance des risques et des précautions est nécessaire. Quelques pictogrammes en rapport :

4 Description des principaux risques Charges résiduelles sur tous les dispositifs ayant une possibilité de stockage : condensateurs isolés ou en bancs, câbles coaxiaux, lignes coaxiales, éclateurs, pulseurs annexes de déclenchement. électrisation Huile chute, incendie Cuves asphyxie par anoxie Gaz, solvants asphyxie, intoxication Travail en hauteur chute Rayonnement UV, X irradiation Champ magnétique forces Bruit impulsionnel surdité

5 Risques électriques humains 1/2 Types de blessures liées à l’arc électrique Choc nerveux Brûlure superficielle Brûlure profonde Atteinte des nerfs ou des organes Cécité Mort Effets secondaires Chute d’échelle ou échafaudage Jet d’outil Fracture

6 Risques électriques humains 2/2 Tension CourantEffet Conditionrésistancetensioncouranteffet sur l’homme Peau sèche /100 kohm130V1,3mAperception Main à main480V4,8mAdouleur Main agrippée5 kohm130V26mAparalysie de la main 480V96mAfibrillation possible Mains humides750 ohm130V173mAfibrillation probable 480V640mAfibrillation certaine Peau blessée /500 ohm130V260mAfibrillation certaine Main à main480V960mAparalysie possible Les résistances sont comptées d’extrémité à extrémité (main à main, main à pied). La résistance est pour une peau non perforée à 480V. A 600V la perforation intervient. Dans le cas oreille à oreille ou oreille à nez, résistance de 100 ohm. Les énergies stockées dans les machines HPP – même compactes, mêmes paraissant abandonnées - sont a priori mortelles.

7 Protocole d’intervention – départ  Inspection visuelle (intégrité des sécurités, défauts des résistances, etc)  Vérification de la canne de mise à la Terre (R CuSO 4 )  Considérer que tout condensateur peut être chargé sauf s’il est proprement court-circuité.  Ne toucher aucun métal avant mise à la Terre  Eviter de porter des métaux (bijoux, outils)  Surveillance oxygène pour les cuves  Pas de flamme nue  Equipements de protection individuelle  Respect de la procédure écrite  COURT CIRCUIT ET MISE A LA TERRE Shortening and grounding UNE REGLE

8 Protocole d’intervention – départ COURT-CIRCUIT ET MISE A LA TERRE Shortening AND grounding UNE REGLE

9 Exemple de Marx ouvert Condensateur Résistance CuSO 4, H 2 O Cuve à huile Eclateurs MAGPIE Imperial College, London 2003 Sortie HT Niveau d’huile

10 Mise à la terre des carcasses La canne a une résistance pouvant dissiper l’énergie d’un condensateur chargé (typ 1 kJ): solution CuSO4 dans l’eau (100cm 3 => +2°C). T=RC doit être de 1 ms à 1s pour réduire le courant de décharge I  Q/T=CV/RC=V/R

11 Mise à la terre des carcasses Répéter l’opération de proche en proche Il ne doit pas y avoir d’étincelle si les sécurités automatiques ont fonctionné

12 Défauts d’un Marx Cas où les condensateurs sont bien déchargés par le relais de sécurité: Chaque armature de C est reliée à la terre par un chemin conducteur. Quatre types : 1 correct, 2, 3 et 4 en défaut

13 Défauts d’un Marx (cas 2) Le condensateur 2 reste chargé. Il sera dangereux car : Décharge à travers l’opérateur en parallèle avec la canne Décharge à travers l’opérateur seul

14 Défauts d’un Marx (cas 3) Le condensateur 3 a sa sortie HT mise à la terre mais l’autre borne restera chargée. Il sera dangereux car : Décharge à travers l’opérateur seul par contact fortuit avec une carcasse

15 Défauts d’un Marx (cas 4) Le condensateur 4 restera chargé a priori car il est à un potentiel flottant. Il sera dangereux car : Tout contact avec ses deux armatures conduira à une décharge à travers l’opérateur

16 Documentation Une notice doit être rédigée par une personne qualifiée pour chaque appareillage. Elle est visée par les chefs des services. Elle reste accessible à tout moment. Elle doit être remise à tout nouvel arrivant qui la paraphe après lecture. Les schémas sont accessibles. Les protocoles de maintenance sont strictement listés. Les interventions des services de sécurité (pompiers, etc.) sont codifiées et les risques signalés. Un responsable de tir et un responsable de maintenance sont désignés.

17 Une formation initiale ou périodique est nécessaire (habilitation électrique) permettant de travailler en légalité. Le premier travail est précédé d’une visite des installations et d’une étude de la notice qui sera paraphée. Il est formellement déconseillé d’intervenir seul ou d’intervenir sur un équipement inconnu. Le port d’équipements individuels (casque, harnais, chaussure) est réglementé. Le corps humain est une quasi équipotentielle qui déforme les champs électriques. Il présente une résistance assez faible pour accepter des courant mortels, notamment si le cœur est sur le trajet. Une connexion spécifique à la Terre doit être aménagée (puits). La « masse » du réseau électrique ne peut en aucun cas faire office de Terre. Les condensateurs doivent être systématiquement déchargés après toute utilisation, par un procédé automatisé ou à défaut manuellement. Les condensateurs non utilisés doivent être court-circuités pas un conducteur vissé. Les conducteurs traversés par un courant élevé sont soumis à des forces qui peuvent les déformer ou les projeter. Des arcs peuvent surgir entre des points distants (mètre) de façon imprévisible, en direct dans l’air ou en surface d’isolants. Le rayonnement UV des arcs ou les rayonnements X,  de freinage doivent être atténués. Des risques supplémentaires sont dus aux sur-accidents (mouvements réflexes, chutes) et aux fluides : feu d’huile d’isolement, bulles dans les liquides, gaz (N2, SF6). La plus grande prudence est nécessaire lors d’un montage sur table, même anodin (électronique « amateur »). Consignes générales

18 Bioélectricité Électroporation Pulsed electric field PEF

19 Compatibilité ElectroMagnétique CEM A grande distance, « en champ lointain » le rayonnement d’une décharge pulsée est assimilable à celui d’une onde plane : de fréquence 100kHz à qques GHz de longueur d’onde 3m à une dizaine de cm. Il se couple avec les antennes, réelles ou par destination : conducteur filaire, piste de circuit et pénètre par les ouvertures dans les conducteurs, même si r < La d.d.p. induite peut faire claquer des jonctions isolantes ou faire circuler des courants élevés dans des boucles. Il y a donc : risque de détruire ou de mettre hors service les systèmes sensibles, risque de déclencher intempestivement des équipements annexes, risque d’enregistrer des mesures faussées. L’étude de ces interactions et des moyens d’y remédier est le domaine de la CEM.