Exploration de techniques physicochimiques et conception d'un capteur en ligne pour le diagnostic des transformateurs de puissance

摘要

Les transformateurs de puissance sont des composants essentiels du reseau de transport d'energie qui se trouvent au coeur de la livraison sure, efficace et securisee de l'energie electrique. Sans entretien approprie et securise, la lumiere peut s'eteindre tout simplement.;L'âge avance de ces transformateurs, associe a la demande sans cesse croissante en electricite au cours de ces dernieres annees, augmente le risque de voir les plus vieux equipements tomber en panne et entrainer d'importantes coupures d'electricite. Cela souleve des inquietudes tant au niveau de l'approvisionnement energetique, de l'environnement qu'au niveau des investissements. L'indisponibilite d'un transformateur de puissance a generalement de lourdes consequences financieres pour les exploitants et les utilisateurs des reseaux electriques. Il est donc important de proceder a des analyses et maintenances pour ameliorer la disponibilite d'energie electrique. Les isolants utilises dans la fabrication des transformateurs, qu'ils soient solides (papier, carton) ou liquides (huile), subissent avec le temps une alteration chimique sous l'influence de contraintes thermiques, electriques et d'autres agents tels que l'oxygene et l'humidite. La detection precoce de la deterioration du systeme d'isolation permet d'effectuer les operations de maintenance appropriees, qui ont pour consequence de limiter au maximum les arrets imprevus provoques par les defaillances. Pour ces raisons, de nombreuses methodes de diagnostic ont ete developpees en vue de controler l'etat des transformateurs.;Cette these propose des methodes alternatives fiables, economiques et plus rapides pour evaluer lfetat de degradation du systeme isolant (huile/ papier). Dans ce contexte, un capteur capacitif interdigite pour surveiller lfetat du papier impregne dfhuile a fait lfobjet de ce travail. Ce capteur est base sur la mesure de facteur de dissipation (tan ƒA). Dans le meme concept, les poles de la reponse dielectrique ont ete utilises comme un nouveau parametre, independant de la geometrie, pour evaluer lfetat du papier impregne. Les resultats obtenus ont montre que le capteur est capable de detecter la degradation du papier impregne dfhuile. A partir de mesures effectuees sur des echantillons de papier impregne d'huile neuve et vieillie, il a ete montre que les poles peuvent etre consideres comme indicateur de vieillissement du papier impregne d'huile.;Actuellement, une des facons la plus simple pour determiner l'etat du transformateur est d'utiliser l'huile isolante comme moyen de diagnostic. Dans cette these de doctorat, une serie d'experiences ont ete realisees dans des conditions de laboratoire controlees. La qualite de l'huile isolante a ete evaluee avec de nouvelles methodes de diagnostic, il s'agit ici de la spectrophotometrie UV/ VIS et la turbidite, ainsi que de methodes traditionnelles utilisant la tension interfaciale (IFT) et l'acidite (AN). A partir des resultats obtenus, des correlations ont ete observees entre les nouvelles methodes et les methodes traditionnelles.;Les resultats indiquent que la spectrophotometrie UV/VIS et la turbidite peuvent etre eventuellement utilisees comme indice efficace pour l'evaluation de la degradation de l'huile isolante. Sur ce, des limites fournissant une "image" de l'etat l'huile ont ete suggerees.;La mesure de la teneur en eau a ete aussi exploree dans cette these. La spectroscopie infrarouge a transformee de Fourier (IRTF) a ete utilisee comme outil pour la determination de la teneur en eau ainsi que l'etat de l'huile isolante. La methode utilisee pour determiner la teneur en eau est basee sur l'extraction de l'humidite contenue dans l'huile a l'aide d'un solvant (acetonitrile). Les resultats obtenus montrent qu'il est possible de predire avec precision la teneur en eau de l'huile a partir de la spectroscopie IRTF. Une correlation directe entre l'acidite de l'huile et l'absorbance IRTF a 1710 cm-1 a ete observee.