Propriétés diélectriques de liquides isolants d'origine végétale pour applications en haute tension

Dielectric properties of insulating liquids of vegetable origin for high voltage applications

• Auteur / Autrice : Chau Tran Duy
• Direction : André Denat, Olivier Lesaint, Nelly Bonifaci
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Numa Foulc
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mehrdad Hassanzadeh, Yves Bertrand
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Hugues Paillol, Hubert Romat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie diélectrique large bande

Esters

Huiles minérales

Propriétés électriques

Huile de colza

Mots clés libres

Ester naturel

Huile de colza

Huile minérale

Propriété diélectrique

Spectroscopie diélectrique

Streamer

Propagation

Génération

Claquage

Préclaquage

Natural ester

Rapeseed oil

Mineral oil

Dielectric property

Dielectric spectroscopy

Streamer

Propagation

Generation

Breakdown

Prebreakdown

Résumé

Pour des raisons autant écologiques qu'économiques ou techniques, des huiles de base d'esters naturels ont été utilisées pour remplacer de l'huile minérale dans les appareillages basse et moyenne tensions. Ce travail consiste en étude de caractérisation d'un mélange des esters naturels de faible viscosité (RS50) basant sur l'huile de colza pour les applications dans les transformateurs haute tension. L'influence des facteurs humidité, température, teneur en particules ainsi que vieillissement thermique sur ses propriétés diélectriques telles que : permittivité, conductivité, pertes et rigidité électrique sous tension alternative a été mise en évidence. La RS50 présente une solubilité de l'eau élevée, la conductivité, la permittivité et les pertes plus élevées que celles de l'huile minérale mais ces différences sont réduites dans des huiles vieillies. Sa rigidité électrique en tension alternative est similaire à l'huile minérale, même après le vieillissement. Pourtant, une analyse des phénomènes de préclaquage et de claquage dans des configurations particulières ont montré que les esters naturels sont moins favorables pour les applications à haute tension que l'huile minérale. Parallèlement, des études méthodologiques ont été effectuées. L'intérêt d'une application de la méthode de mesure spectroscopique fréquentielle à la caractérisation des isolants liquides est la mise en évidence et la validité des conditions de mesure de la rigidité électrique du liquide isolant, ce qui est traditionnellement imposé suivant les normes, a été discutée.

For the environmental, economic or technical reasons, oils based on natural esters were used to replace mineral oil in electrical equipments in low and medium voltage. This work consists on characterization of a mixture (RS50) of low viscosity natural esters based on rapeseed oil for applications in high voltage transformers. The influence of humidity, temperature, particle content and thermal aging on its dielectric properties such as permittivity, conductivity, losses and electrical strength was highlighted. The RS50 has a high-water solubility, its conductivity, permittivity and losses are both higher than those of mineral oil but these differences are reduced in aged oils. Its electrical strength is similar to mineral oil even after aging. However, an analysis more precise of prebreak down and breakdown phenomena in specific configurations have shown that natural esters are less favorable for high voltage applications than mineral oil. In parallel, a methodological study was carried out. Advantage of using the frequency spectroscopy measuring method for the characterization of insulating liquids is highlighted. The validity of conditions for the dielectric strength measurement in the liquid insulation, which is traditionally imposed following the standards, was also discussed.