Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

During the production, transmission and distribution of electricity, energy flows through critical infrastructure. Among these infrastructures, the power transformer is the most expensive element of the network and one of the most critical. Throughout its useful life, the transformer is subjected to various stresses. Depending on the severity and time of exposure to them, this shelf life will be affected. Among these constraints, there are obviously electrical and thermal constraints. These stresses produce different gases which are determined by gas chromatography and analyzed via these dissolved gases different tools. Currently, modern dissolved gas analysis techniques such as Duval's triangle, Rogers ratios, etc. do not take into account the in-service condition of the oil. In other words, regardless of the state of degradation of the transformer oil, the same diagnostic tools are used. The overall objective of this research is to improve our understanding of the influence of aging byproducts on the gassing and the degradation tendency of dielectric transformer liquids. More specifically, it is planned to study the influence of aging on the degradation and the gassing tendency of different fluids by simulating low energy (partial discharges), high energy and thermal faults. In addition, the evolution of soluble and colloidal degradation particles in these fluids was studied. To achieve these objectives, an experimental study was conducted. The different stages consist of:- performing thermal aging to have fluids with a configured history, - reproducing the different stresses, - isolating the various degradation products and - carrying out analyzes. The three types of fluids studied are mineral oil, the synthetic ester and the natural ester. Experimental results : For the impact of low energy discharges (partial discharges), the synthetic ester is the fluid least influenced by the change in gas production, followed by mineral oil. For the impact of high energy discharges, the synthetic ester is the least influenced fluid in the change in gas production, mineral oil is worse. Regarding the impact of thermal stress, synthetic ester is the fluid least influenced in changing gas production, followed by natural ester and mineral oil. Regarding the influence of colloidal products and dissolved particles, there was no observation of particles of colloidal products in esters. The results also show that natural esters generate a lower amount of sludge.

Lors de la production, du transport et de la distribution électrique, l’énergie circule au travers d’infrastructures critiques. Parmi ces infrastructures, on note le transformateur de puissance qui est l’élément le plus onéreux du réseau et un des plus critiques. Tout au long de sa vie utile, le transformateur est soumis à différentes contraintes. En fonction de la sévérité et du temps d’exposition à ces dernières, cette durée de vie en sera affectée. Parmi ces contraintes, on distingue évidemment les contraintes électriques et thermiques. Ces contraintes produisent différents gaz qui sont déterminés par chromatographie gazeuse et analysés via ces gaz dissous différents outils. Actuellement, les techniques modernes d’analyse des gaz dissous telles que le triangle de Duval, les ratios de Rogers, etc. ne tiennent pas compte de l’état en service de l’huile. Autrement dit, quel que soit l'état de dégradation de l'huile du transformateur, les mêmes outils de diagnostic sont utilisés. L’objectif global de ce travail de recherche est d’améliorer notre compréhension sur l’influence des sous-produits du vieillissement sur la tendance au gazage et à la dégradation de liquides diélectriques de transformateurs. Plus spécifiquement, nous prévoyons étudier l’influence du vieillissement sur la dégradation et la tendance au gazage de différents fluides en simulant des défauts à faible énergie (décharges partielles), haute énergie et défauts thermiques. De plus, l’évolution des particules de dégradation solubles et colloïdales dans ces fluides a été étudiée. Pour atteindre ces objectifs, une étude expérimentale a été conduite. Les différentes étapes consistent à : - réaliser des vieillissements thermiques pour avoir des fluides avec un historique paramétré, - reproduire les différentes contraintes, - isoler les différents produits de dégradation et - procéder aux analyses. Les trois types de fluides étudiés sont l’huile minérale, l’ester synthétique et l’ester naturel. Résultats expérimentaux : Pour l’impact des décharges à basses énergies (décharges partielles), l’ester synthétique est le fluide le moins influencé au niveau du changement de la production des gaz, suivi l’huile minérale. Pour l’impact des décharges à haute énergie, l’ester synthétique est le fluide le moins influencé au niveau du changement de la production des gaz, l’huile minérale est moins bonne. En ce qui concerne l’impact des défauts thermiques, l’ester synthétique est le fluide le moins influencé au niveau du changement de la production des gaz, viennent ensuite l’ester naturel et l’huile minérale. Concernant l’influence des produits colloïdaux et des particules dissoutes, il n’y a pas eu d’observation de particules de produits colloïdaux dans les esters. Les résultats démontrent aussi que les esters naturels génèrent une plus faible quantité de boue.