Thèse soutenue

Transformateurs de mesure immergés haute tension : nouveaux matériaux isolants et diagnostic

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Auteur / Autrice : Anthony Jeanneton
Direction : Abderrahmane Beroual
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 06/03/2023
Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Electronique, Electrotechnique, Automatique (Lyon)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....)
Laboratoire : Laboratoire AMPERE (Ecully, Rhône)
Jury : Président / Présidente : Juan Jorge Martinez Vega
Examinateurs / Examinatrices : Abderrahmane Beroual, Christophe Perrier, Catherine Molle-Epain
Rapporteurs / Rapporteuses : Nelly Bonifaci, Serge Agnel

Mots clés

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Résumé

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Les transformateurs de mesure sont des appareillages utilisés en haute tension qui jouent un rôle d’abaisseur de tension et/ou de courant pour des fonctions de mesure ou de protection du réseau. Ces appareils sont majoritairement isolés à l’huile et au papier. Les données relatives au vieillissement de ces appareillages sont relativement faibles en comparaison avec d’autres types de transformateurs comme les transformateurs de puissance. Cependant, des cas de défaillances sont parfois observés sur ce type de transformateur, provoquant généralement une explosion conduisant à la destruction de ce dernier et l’endommagement des équipements environnants, présentant ainsi un danger potentiel pour toute personne à proximité. Aussi, le type d’huile actuellement utilisé de façon très majoritaire est l’huile minérale, dérivée du pétrole et donc produit non-biodégradable, non renouvelable et facilement inflammable. C’est dans ce cadre que s’inscrit cette thèse. Elle porte principalement sur la recherche et l’étude de matériaux isolants alternatifs biodégradables et/ou plus sécuritaires vis-à-vis du risque de feu en comparaison aux huiles minérales, et l’optimisation des méthodes de diagnostic des systèmes d’isolation papier/huile des transformateurs de mesures à travers l’huile. Ce travail a permis de montrer que : (1) les hydrocarbures biodégradables présentent des caractéristiques similaires aux huiles minérales du point de vue du vieillissement thermique tout en facilitant l’étape d’imprégnation du papier par l’huile, (2) les liquides esters permettent d’augmenter la durée de vie de l’isolation papier, cependant, leur plus grande viscosité rallonge l’étape d’imprégnation du papier et (3) les gels silicones sont également une alternative envisageable; les tests réalisés indiquent que la tenue diélectrique de ce matériau est conforme à ce qui est attendu pour l’application avec une expansion thermique légèrement supérieure à celle des huiles minérales.Enfin, l’optimisation du diagnostic à travers l’huile vise à améliorer les techniques de diagnostic et permettre à terme de mieux anticiper les cas de défaillance et d’éviter l’explosion des appareillages, et pérenniser ainsi le matériel existant. Les essais réalisés avec le furfural et le méthanol semblent indiquer une bonne corrélation avec la dégradation du papier. L’apport de l’analyse infrarouge au diagnostic est plus limité. Cette technique s’est révélée cependant particulièrement intéressante pour l’étude des phénomènes de transestérification du papier en présence d’esters.