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RÉSUMÉ
Les liquides isolants, qui jouent un rôle très important en électrotechnique, sont utilisés comme imprégnants d’isolants solides (papiers, bois et films), de diélectriques et de refroidisseurs dans divers équipements de puissance : transformateurs, inductances, condensateurs, traversées, disjoncteurs, changeurs de prises, etc.
Similairement au sang dans un être vivant, les liquides reflètent également l’état de l’équipement.
Aujourd’hui, le secteur mondial de l'énergie est dans une période de transition, au bénéfice de sources d'énergie renouvelables. Cette transition vise non seulement à limiter l'impact environnemental de la production et de la consommation de combustibles fossiles, mais également à assurer la sécurité, la fiabilité, l'accessibilité et la durabilité de l'énergie.
Cet article rappelle l'importance des liquides diélectriques. Leurs applications et perspectives sont également adressées
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Lire l’articleAuteur(s)
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Issouf FOFANA : Chaire de recherche du Canada en Vieillissement de l’appareillage rempli d’huile installé sur les lignes à haute tension (ViAHT), université du Québec à Chicoutimi (UQAC) (Québec), Canada
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Janvier Sylvestre N’CHO : Unité mixte de recherche et d’innovation en sciences et techniques de l’ingénieur, - Institut national polytechnique Houphouët Boigny (INP-HB), Yamoussoukro, Côte d’Ivoire
INTRODUCTION
Des liquides isolants ont été employés dès le tout début du développement de la construction des équipements électriques haute tension. En général, les liquides sont associés à des isolants solides, et leur rôle principal est de remplacer l’air dans les cavités des isolants solides pour améliorer la tenue aux décharges partielles et au claquage diélectrique de l’isolation. Dans certains cas, notamment dans les transformateurs de puissance et de distribution, le liquide isolant est avant tout un fluide de transfert thermique qui sert à évacuer les calories produites au cœur de l’appareil. Il constitue également un moyen pratique d’évaluation de routine de l’équipement tout au long de sa durée de vie. En effet, le fluide joue un rôle vital et (comme le sang dans le corps d’un être vivant) permet de diagnostiquer l’état de l’équipement.
Jusqu’à la fin des années 1960, les liquides isolants ne posaient pas de problème d’environnement ou de toxicité. La découverte d’une pollution mondiale par les polychlorobiphényles (PCB) a montré du doigt la famille des liquides isolants dans son ensemble, et elle est devenue la cible des médias. Dès lors, la plupart des équipements remplis de PCB ont été rétroremplis ou remplacés par des fluides sans PCB. Poussés par la recherche de liquides moins dommageables pour l’environnement, les chercheurs et les ingénieurs ont depuis lors, proposé divers liquides synthétiques/naturels ou végétaux pour des applications en électrotechnique. L’accord de Paris sur le climat signé par 194 parties (soit 193 pays, ainsi que par l’Union européenne), traitant de l’atténuation et de l’adaptation des émissions de gaz à effet de serre et du désinvestissement des énergies fossiles, est un autre élément structurant qui a stimulé le développement exponentiel de nouvelles technologies basées sur les matériaux biodégradables. Il s’agit désormais de privilégier la récolte de ressources plus performantes, plus respectueuses ou peu dommageables pour l’environnement.
La nanotechnologie, qui est vue comme une panacée pour solutionner divers problèmes en ingénierie, est également un autre centre d’intérêt qui a suscité le développement des nanoliquides ces dernières décennies.
Les développements dans le domaine de la supraconductivité ont également suscité de nouveaux intérêts aux liquides cryogéniques ou gaz liquéfiés.
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MOTS-CLÉS
huiles biodégradation Nanofluide Isolants diélectrique Silicones esters liquide de refroidissement liquides cryogéniques
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2002 par Noëlle BERGER
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9. Diélectriques liquides pour véhicules électriques
L’électrification massive du transport motivé par la transition énergétique devrait entraîner un changement important dans l’industrie du transport au cours des prochaines années. Les véhicules électriques (VÉs), modernes disposent de plusieurs assemblages de composants électroniques à forte densité de puissance qui nécessitent tous une gestion diélectrique et thermique avancée. Le rôle des diélectriques liquides de refroidissement dans de nombreux composants (moteurs asynchrones, batteries et électronique de puissance) est par conséquent critique pour obtenir une fiabilité satisfaisante. Le refroidissement liquide englobe à la fois le refroidissement liquide indirect et le refroidissement par immersion.
Compte tenu des limites des systèmes de refroidissement par air, le liquide de refroidissement est une voie alternative pour les véhicules électriques (VÉs) à grande échelle . Par rapport à l’air, les liquides ont une tenue diélectrique et une capacité thermique spécifique plus élevée ainsi qu’une meilleure conductivité thermique. Les liquides de refroidissement à base d’eau/éthylène glycol sont des liquides de refroidissement populaires pour les systèmes de refroidissement indirects. Cependant, en raison des caractéristiques conductrices de l’eau, le liquide de refroidissement n’est souvent pas adapté au système de refroidissement par immersion, sauf dans certaines conceptions uniques où les batteries peuvent être isolées électriquement.
Pour les systèmes de refroidissement directs, les liquides doivent par conséquent répondre à des critères très importants :
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Diélectriques liquides pour véhicules électriques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SIEROTA (A.), RUNGIS (J.) - Electrical Insulating oils – Part 1 : Characterization and pre-treatment of new transformer oils, - dans IEEE Elec. Insul. Magazine, vol. 11, n° 1, pp. 8-20 (1995).
-
(2) - FOFANA (I.) - 50 years in the development of insulating liquids, - dans IEEE Electrical Insulation Magazine, vol. 29, n° 5, pp. 13-25 (2013). Doi : 10.1109/MEI.2013.6585853
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(3) - BLODGETT (R.B.), BARTLETT (S.C.) - Parameters for predicting gassing of oils under stress. - AIEE Power Appar. and Syst. (USA), pp. 528-36 (1961).
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(4) - CASSERLY (E.), RASCO (J.), PATRICK (K.), HERLENIUS (N.) - Severely Hydrotreated Naphthenics – Today’s Proven Electrical Insulating Oil for Tomorrow’s Transformers. - Cigré Kyoto (2011).
-
(5) - FOFANA (I.), SABAU (J.) - Application of Petroleum-based oil in Power Transformer, - dans Natural Gas Research Progress, Editors : Nathan David and Theo Michel, Nova Science Publishers, Inc. (2008). ISBN: 978-1-60456-700-7
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Principaux producteurs d’huiles minérales
APAR Industries Limited
British Petroleum (BP)
Caltex Ltd
Calumet Speciality Products
Engen Petroleum Limited
Ergon
Esso Standard SAF
Gandhar Oil refining
Hydrodec Group Plc.
Marquest Scientific, Inc.
Mobil Oil Française
Nynas AB
Petro Canada Lubricants
PetroChina Company
Repsol
San Joachin Refining, Ergon Inc.
Shell
Sinopec Group, Cargill Inc.
TotalFinaElf SA
Valvoline Inc.
HAUT DE PAGE1.2 Liquides isolants à haut point de feu
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