Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les équipements de puissance installés sur les réseaux électriques vieillissent, tandis que la demande énergétique augmente, et cela dans un contexte de transition énergétique. Pour répondre aux besoins pressants de l'industrie électrique, des outils de caractérisation et de diagnostic ont été développés afin de garantir la fiabilité et la durabilité des fluides isolants utilisés dans les équipements électriques. Ces outils sont le résultat gratifiant d'un travail de coopération impliquant raffineurs, fabricants et utilisateurs, pour produire des spécifications standards mutuellement acceptables pour les caractéristiques des liquides et les exigences d'essai.
Cet article dresse un bilan des caractérisations physicochimiques et électriques des liquides et de leurs impacts sur l'efficacité globale des systèmes électriques.
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Power equipment installed on electricity grids are aging increasing demand for electric power, in a context of energy transition. To meet the pressing needs of the electrical industry, characterization and diagnostic tools have been developed to guarantee the reliability and durability of insulating fluids used in electrical equipment. These tools are the rewarding result of cooperative work involving refiners, manufacturers and users, to produce mutually acceptable standard specifications for liquid characteristics and testing requirements.
This article summarizes the physicochemical and electrical characterizations of liquids and their impacts on the overall efficiency of electrical systems
Auteur(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), Chicoutimi (Québec), Canada
-
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
Le dimensionnement interne des appareils électriques installés sur les réseaux de transport et de distribution d’énergie électrique, est conditionné, en premier lieu, par la tenue du système d’isolation. Plusieurs de ces appareils utilisent des liquides isolants comme imprégnant d’isolants solides (papier et film) et produits de remplissage : transformateurs (puissance, redresseur, traction, four, potentiel, courant, instrumentation, etc.), résistances, inductances, condensateurs, câbles, traversées, disjoncteurs, changeurs de prises, refroidissement des thyristors en électronique de puissance, etc.
Bien que les isolants soient très soigneusement produits, l'impact des contraintes électriques, mécaniques, thermiques, combiné à l’agressivité de certains composés chimiques, peut conduire, pendant une durée limitée ou non et avec des répétitions possibles, à leurs dégradations graduelles en états de service. Le système d’isolation peut sous certaines conditions, faillir à sa fonction et entraîner des pannes indésirables par claquage (ou rupture) diélectrique.
Comme les réseaux vieillissants seront de plus en plus sollicités en raison de la demande sans cesse croissante dans le contexte de la transition énergétique, il est essentiel de bien caractériser et diagnostiquer les équipements. Le liquide étant l’isolant le plus facilement accessible (sans besoin parfois d’arrêter l’équipement), l’identification de traceurs chimiques capables de fournir indirectement des informations précises sur l’état de dégradation de l’équipement est la technique la plus utilisée.
La caractérisation ou l’évaluation de l’état des liquides isolants est donc cruciale pour garantir leur fiabilité. Les propriétés physicochimiques et électriques des liquides isolants peuvent, en effet, affecter leurs performances, et une caractérisation précise peut aider à prédire leur durée de vie. Cette caractérisation permet de mieux comprendre leurs propriétés et d'optimiser leur utilisation dans diverses applications. De plus, elle aide à identifier les problèmes potentiels avant qu’ils ne provoquent une panne de l’équipement.
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MOTS-CLÉS
diagnostic surveillance en ligne Propriétés physico-chimiques propriétés électriques fluides isolants
KEYWORDS
diagnostic | online surveillance | physico-chemical properties | electrical properties | insulating fluids
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Caractérisation et diagnostics des liquides isolants
En anglais
2. Conclusion
Les liquides isolants jouent un rôle essentiel dans les performances et la fiabilité des équipements électriques haute tension. Ces liquides fournissent non seulement une isolation électrique, mais agissent également comme liquide de refroidissement, lubrifiant et agent d’extinction d’arc. En plus, similairement au sang chez un être vivant, les liquides servent également de médium pour surveiller « l’état de santé » des équipements.
Les isolants vieillissent ou se dégradent sous l’action combinée de diverses contraintes (thermique, électrique et mécaniques) et attaques chimiques, produisant des composés organiques tels que les péroxydes, les aldéhydes, les alcools, les acides, etc. et entraînant une diminution de leurs performances. Certains de ces composés, dissous dans le liquide, sont analysés et étudiés comme indicateurs ou traceur chimiques. Les traceurs chimiques sont utilisés comme outils pour surveiller dynamiquement la « santé » et estimer la durée de vie de l’équipement. La composition chimique et la pureté des liquides isolants sont donc des facteurs importants à prendre en compte dans l’appareillage de puissance. Un aspect important pour ces liquides isolants demeure leurs caractérisations. Il s’agit du processus de détermination des propriétés intrinsèques du liquide qui le rendent adapté à une application particulière. L’expérience montre que dans le domaine de la science, il vaut mieux prévoir au départ, de mesurer le plus possible de paramètres, car la question de savoir lesquels jouent un rôle significatif dans le processus de vieillissement/dégradation des matériaux n’est pas encore tranchée définitivement. Des méthodes mettant en jeu des techniques mécaniques, physicochimiques et électriques ont été développées depuis des décennies pour caractériser et évaluer les liquides isolants.
Dans le domaine de l’électrotechnique, des propriétés clés sont recherchées pour les liquides isolants. Ces propriétés peuvent être classées en deux catégories distinctes : électriques et physicochimiques.
L’analyse physicochimique permet de déterminer des paramètres tels que la viscosité, l’acidité, l’humidité et la teneur en contaminants dans le liquide isolant. La présence d’impuretés ou de contaminants peut affecter la rigidité diélectrique du liquide et provoquer...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - N’CHO (J.S.), FOFANA (I.), BEROUAL (A.), AKA NGNUI (T.), SABAU (J.) - The gassing tendency of various insulating fluids under electrical discharge, - dans IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 18, n° 5, pp. 1616-1625 (2011). doi: 10.1109/TDEI.2011.6032832
-
(2) - N’CHO (J.S.) - Développement de nouvelles méthodes de diagnostic et de régénération des huiles pour transformateurs de puissance. - Thèse de l’École Centrale de Lyon (2011).
-
(3) - MAHANTA (D.K.), LASKAR (S.) - Electrical insulating liquid: A review, - dans Journal of Advanced Dielectrics, vol. 7, n° 4, 1730001 (2017). https://doi.org/10.1142/S2010135X17300018
-
(4) - CIGRE - Effect of Particles on Transformer Dielectric Strength - . WG 17/SC12, CIGRE : Paris, France (2000).
-
(5) - LUNDGAARD (L.), LESAINT (O.), -MADSHAVEN (I.), HAJEK (J.), WOLMARANS (C.), VUKOVIC (D.), WANG (Z.), LIU (Q.), -TENBOHLEN (S.), FROTSCHER (R.), -SCHMITT (P.), BAKIJA (B.), SINGHA (S.), GYORE (A.) - Dielectric...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Test Method for Saybolt Viscosity - D88 -
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Test Method for Flash and Fire Points by Cleveland Open Cup Tester - D92 -
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Test Method for Pour Point of Petroleum Products - D97 -
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Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity) - D445 -
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Test Methods for Aniline Point and Mixed Aniline Point of Petroleum Products and Hydrocarbon Solvents - D611 -
-
Test Method for Dielectric Breakdown Voltage of Insulating Liquids Using Disk Electrodes - D877 -
-
Practices for Sampling Electrical Insulating Liquids - D923 -
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Test Method for Dissipation Factor (or Power Factor) and Relative Permittivity (Dielectric Constant) of Electrical Insulating Liquids - D924 -
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...
ANNEXES
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
AFNOR – Association française de normalisation https://www.afnor.org/
BNPé – Bureau de normalisation du pétrole https://www.bnpetrole.net/
CCN – Conseil canadien des normes https://www.scc.ca/fr
CEI – Commission électrotechnique internationale https://iec.ch/homepage
CENELEC – Comité européen de normalisation électrotechnique http://www.cenelec.eu
CIGRE – Conseil International des grands réseaux électriques https://www.cigre.org/
CNRS – Centre national de la recherche scientifique https://www.cnrs.fr/fr
CPL – Centre professionnel des lubrifiants http://cpl-lubrifiants.com/
CSA – Association canadienne de la normalisation https://www.csagroup.org/
EPA – Environmental Protection Agency (USA) https://www.epa.gov/
EPRI – Electrical Power Research Institute (USA) https://www.epri.com/
Factory Mutual Global (USA) https://www.fmglobal.com/research-and-resources
FIEEC...
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