Etude des huiles et des mélanges à base d'huile minérale pour transformateurs de puissance – Recherche d'une mélange optimal - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Study of oils and mixtures based on mineral oil for power transformers – Research of the best mixture

Etude des huiles et des mélanges à base d'huile minérale pour transformateurs de puissance – Recherche d'une mélange optimal

Résumé

Mineral oil is the most commonly used insulating liquid in power transformers due to its low price and its good properties. However, the performances of this oil start to be limited with respect to the new requirements. Two ways are considered to solve this problem: find substitution liquids or improve the properties of mineral oil. We are interested by the second solution. Our work consists in mixing mineral oil with others types of insulating liquids for transformers, and finding the best oil mixture based on mineral oil. For that, we consider two types of insulating oils as additives: silicon and synthetic ester oils. We analyze and compare these liquids as well as mixtures of these liquids, on the basic of the main properties required for an insulating liquid to be used in a power transformer, namely the miscibility, heat transfer, breakdown voltage, ageing stability and charge density. Different mixtures with different concentrations were studied, however, due to technical and economical reasons, we essentially present the results concerning mixtures based on 80% of mineral oil with 20% of other oils. Through the different tests we realized, it appears that each oil type has an advantage. Mineral oil is the most efficient to transfer the heat due to its low viscosity, synthetic ester oil presents the best dielectric strength due to its high water solubility, and silicon oil ages slower. This work also gives prominence to the mixture 80% of mineral oil and 20% of synthetic ester oil as a good compromise to get a liquid better than mineral oil alone. In that sense it appears that this mixture improve the characteristics of mineral oil without degrading its good properties and by staying in a reasonable cost. Indeed, this mixture present, with respect to mineral oil alone, practically the same capacity to evacuate the heat, a higher dielectric strength, a better ageing stability and a moderate charging tendency.
L'huile minérale constitue le liquide isolant le plus communément employé dans les transformateurs de puissance d'une part pour ses propriétés physico-chimiques et d'autre part pour son faible coût et sa disponibilité. Cependant les performances de cette huile commencent à être limitées par rapport aux nouveaux critères. Pour palier à ce problème, deux solutions sont envisageables : trouver des liquides de substitution ou améliorer les propriétés de l'huile minérale. C'est à cette deuxième solution qu'est dédié ce travail. Il s'agit de trouver un mélange optimal d'huiles à base d'huile minérale, les additifs considérés étant des liquides isolants utilisés également dans les transformateurs tels que les huiles esters synthétiques et les huiles silicones. Des essais permettant d'analyser des caractéristiques fondamentales comme la miscibilité, la viscosité cinématique, la tenue diélectrique, la stabilité au vieillissement des huiles et des mélanges, et des mesures de tendance à la charge statique, ont été effectuées. Différents mélanges à différentes concentrations ont été étudiés. Pour des raisons techniques et économiques, l'accent est mis sur les mélanges composés de 80% d'huile minérale et 20% des autres types d'huile. Il ressort des différents essais réalisés que chaque type d'huile a un avantage. L'huile minérale est la plus efficace pour évacuer la chaleur de par sa faible viscosité, l'huile ester synthétique présente la meilleure tenue diélectrique de par sa haute solubilité de l'eau, et l'huile silicone est la plus stable au vieillissement. D'autre part, le mélange optimal obtenu se compose de 80% d'huile minérale et 20% d'ester synthétique. Ce mélange permet d'améliorer certaines caractéristiques de l'huile minérale sans toutefois dégrader ses bonnes propriétés, tout en restant dans un coût raisonnable. Il présente, par rapport à l'huile minérale seule, une aptitude à évacuer la chaleur pratiquement équivalente, une tenue diélectrique plus élevée, une meilleure stabilité au vieillissement et une tendance à la charge statique modérée.
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Dates et versions

tel-00141418 , version 1 (12-04-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00141418 , version 1

Citer

Christophe Perrier. Etude des huiles et des mélanges à base d'huile minérale pour transformateurs de puissance – Recherche d'une mélange optimal. Autre. Ecole Centrale de Lyon, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00141418⟩
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