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De la centrale d'energie jusqu'a la consommation de l'electricite residentielle, commerciale et industrielle, il existe tout un reseau de transport constitue d'une variete de composantes. Parmi ces equipements, il y a le transformateur qui est l'equipement le plus onereux. Les transformateurs de puissance sont des unites critiques sur les reseaux qui sont exposes a differentes contraintes tout au long de leur vie. Parmi ces phenomenes, il y a les contraintes electriques, thermiques et environnementales, qui reduiront la duree de vie des unites en service. Les investigations dans ce memoire de maitrise, visent a explorer les differents mecanismes de vieillissement thermique, electrique et chimique qui, par la suite, produisent en etat de service, une variete de produits de decomposition (gaz, acides, cires et autres produits colloidaux) qui attaquent (degradent) les fibres de l'isolant solide (papier) a l'interieur du transformateur. Les resultats sont analyses a la suite des differentes mesures effectuees sur differents huiles et fluides naturels et synthetiques degrades selon des parametres controles en laboratoire a des fins de comparaison. Ces parametres sont le vieillissement thermique dans un four a convection a temperature constante, la simulation d'un point chaud par courant constant, la stabilite sous contraintes electriques a tension fixe et pour terminer le vieillissement thermique en absence d'oxygene par inertage par l'azote. Ces differents fluides vieillis seront par la suite analyses via des techniques de mesure selon les standards imposes par les normes ASTM et via des techniques de mesure innovatrices qui determineront l'etat de la deterioration des fluides en question. Des techniques de mesure telles que la spectrophotometrie, la turbidite, la conductivite thermique, l'acidite, la tension interfaciale, la viscosite, le facteur de dissipation dielectrique ainsi qu'un traceur de radicaux libre ont ete utilises. L'absence d'oxygene reduit le processus de decomposition, il est montre que sans oxygene, le fluide generera moins de produits de decomposition. Il sera demontre que les radicaux libres des huiles minerales sont detectables par l'utilisation d'un traceur (DPPH), que les differents fluides a la suite des tests de stabilite ne se deteriorent pas au meme rythme et que les huiles minerales a la suite des tests thermiques produisent une quantite de gaz croissant tandis que les esters et les silicones produisent une quantite de gaz decroissant pour se stabiliser apres quelques tests. On pourra voir que les produits de degradation influencent la conductivite thermique de l'huile. En ameliorant nos connaissances au sujet des mecanismes des processus de vieillissement et de deterioration des materiaux isolants, les operateurs de systeme des reseaux electriques seront en meilleure position pour prendre des decisions appropriees permettant d'eviter des pannes majeures. - From the power plant to the residential, commercial and industrial, consumption of electricity, there is the power network consisting of a variety of components. Among these facilities, there are power transformers which are most expensive equipment. Power transformers which are critical units for networks are exposed to various stresses throughout their lives. Among these stresses, there are: electrical, thermal and environmental stresses, which will shorten the life of the units in service. The investigations performed in this master thesis aimed at exploring the different aging mechanisms: thermal, electrical and chemical that subsequently produce under service conditions, a variety of decomposition byproducts (gases, acids, waxes and other colloidal products). These products will attack (degrade) the fibers of the solid insulation (paper) inside the transformer. The investigations were performed on different oils, natural and synthetic fluids degraded under various conditions in laboratory conditions for comparison. These conditions consisted in thermal aging in an oven at constant temperature, simulation of a hot spot at constant current, the stability under electrical discharge and finally thermal ageing in an oven at constant temperature without oxygen. These different aged fluids were subsequently analyzed using ASTM standard measurement techniques and through innovative measurement techniques to assess the condition of fluids. Measurement techniques such as UV-vis spectrophotometry, the turbidity, thermal conductivity, acidity, interfacial tension, viscosity, dielectric dissipation factor and also a free radicals tracer have been used. The absence of oxygen slows down the process of decaying. It is shown that without oxygen the fluid will produce less decay product. It will be show that free radicals from mineral oils are attributable with a tracer (DPPH). It will be shown that different fluids under stability tests are not ageing at the same rate. It will be shown that the mineral oils produce an increasing quantity of gas from the thermal tests while esters and silicones produces a decreasing quantity of gas to reach a stability zone after few tests. It will be seeing that decay products influence the thermal conductivity of oil. By improving our knowledge about mechanisms of aging processes and deterioration of insulating materials, system operators will be in a better position to take appropriate decisions to avoid major outages. |
