Développement de nouvelles méthodes de diagnostic et de régénération des huiles pour transformateurs de puissance

L indisponibilité d un transformateur de puissance a de fortes répercussions financières aussi bien pour les exploitants de réseaux d énergie électriques que pour les clients qui y sont connectés. Afin de prévenir les pannes et d optimiser la performance de ces équipements d importance stratégique, de nombreuses techniques et outils de diagnostic ont été développés. L huile contient environ 70 % des informations de diagnostic sur l état des transformateurs. Le défi consiste à y accéder et à les utiliser efficacement. L atteinte d un tel objectif passe nécessairement par des techniques de diagnostic fiables. En plus des techniques traditionnellement utilisées, trois nouvelles techniques de diagnostic issues des normes ASTM sont utilisées : (1) le test de stabilité qui permet de simuler le comportement sous champ électrique d une huile en fournissant des informations sur la qualité de celle-ci ; (2) la spectrophotométrie UV/Visible qui permet de mesurer la quantité relative de produits de décomposition dissous dans l huile ; et (3) la turbidité qui mesure la pureté d une huile neuve ou usagée. Une méthode quantitative permettant de déterminer les paramètres affectant la formation du soufre corrosif sur les conducteurs en cuivre dans les transformateurs de puissance est proposée. Il est montré entre autres que la tendance au gazage des esters naturels est plus faible que celle de tous les autres types d huile (minérales, esters synthétiques, silicone). La turbidité et la spectrophotométrie UV/Visible permettent de quantifier efficacement les contaminants qui résultent de l action d une décharge électrique sur l huile isolante. Un nombre important de cycles de régénération (au moins 15) est nécessaire pour qu une huile vieillie en service retrouve les aptitudes d une huile neuve. Une nouvelle technique de régénération est présentée pour réduire le nombre de cycles de régénération ; celle-ci consiste à utiliser la terre à foulon traitée avec de l azote. Il est montré également que le temps constitue le paramètre le plus nuisible dans la formation de soufre corrosif. L action combinée du temps et de l agressivité de l oxygène dissous l accélère fortement.A power transformer outage has a dramatic financial consequence not only for electric power systems utilities but also for interconnected customers. In order to prevent any failure and to optimize their maintenance, various diagnostic techniques and tools have been developed. Insulating oil contains about 70% of diagnostic information on the transformer condition. The challenge is to access and use them efficiently. To meet this objective reliable diagnostic techniques are required. In addition to traditional testing methods, three recently developed ASTM testing techniques were used: (1) oil stability testing that simulates the behaviour of oil under electrical stress by providing information on its quality; (2) the UV/Visspectrophotometry that measures the amount of the relative dissolved decay products in insulating oil; and (3) the turbidity that measures the purity of virgin and aged oil. A quantitative laboratory technique capable of determining the parameters affecting the formation of corrosive sulphur deposition on copper conductors in power transformer is proposed. It is shown among other that the gassing tendency of natural esters is lower than that of the other types of insulating fluids (mineral oil, synthetics esters and silicone oil). The turbidity and UV/Vis spectrophotometry allow quantifying effectively, the relative amount of contaminants resulting from electrical discharge in oils. A large number of reclamation cycles (around 15 passes) are required for in-service aged oil to regenerate to the level of new oil. Anew technique enabling reducing the number of reclamation cycles is proposed; this latter consists in the use of Fuller s Earth previously treated with dry nitrogen. It is also shown that time is the most influential parameter in the formation of corrosive sulfur. The process is accelerated when time and aggressiveness of oxygen are partnered.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

Optimisation de réacteurs à plasmas non-thermiques pour le traitement des oxydes d'azote

Malgré les récentes avancées technologiques, les combustions thermiques des véhicules génèrent toujours trop de gaz polluants et les systèmes purement catalytiques ne parviennent pas à les traiter efficacement pour toutes les phases de fonctionnement des moteurs. Les oxydes d azote font partie des gaz polluants les plus préoccupants, pour lesquels il est urgent de trouver une solution. Ce travail est dédié à la mise en œuvre d une de ces solutions par l utilisation des plasmas non-thermiques. La maîtrise et la compréhension des décharges dans les gaz permettent de générer des plasmas non-thermiques, où seuls les électrons sont portés à haute température. Les traitements par plasmas non-thermiques ne provoquent pas d échauffement significatif du gaz, mais produisent néanmoins des modifications moléculaires importantes. Sous l influence de champs électriques intenses, et selon la composition initiale des gaz, les oxydes d azote sont oxydés ou réduits. Afin de modifier favorablement la réactivité des gaz, différentes configurations géométriques de réacteurs ont été optimisées et réalisées. L optimisation de chaque géométrie est basée sur des calculs en champ électrostatique, pour lesquels l amplitude de la tension appliquée est inférieure à 20 kV. Certains réacteurs sont pourvus d une barrière diélectrique, dont la disposition, les dimensions et la nature du matériau sont variables. Un banc expérimental spécifique a été réalisé pour évaluer les performances des réacteurs sur le traitement des oxydes d azote. différentes sources de tension ont été testées. L analyse des décharges s appuie sur la mesure des tensions et des courants. Les expériences ont montré que pour une géométrie fil-cylindre, associée à une source de tension AC moyenne fréquence appropriée, la réduction des oxydes d azote dans du diazote est proche de 80 %.Despite recent technological advances, thermal combustion in vehicles still generates a large amount of polluting gases that pure catalytic systems are unable to treat efficiently during the various phases of motor function. Nitrogen oxides are among the more problematic of the polluting gases, and a solution for their removal is critical. This work is aimed at the implementation of a solution using non-thermal plasma. The control and understanding of electrical discharges in gas enables to generate non-thermal plasmas, where only the electrons are raised to a high temperature. A non-thermal plasma treatment does not significantly heat the gas, but it still triggers important molecular changes. Under the influence of intense electric fields and depending on the initial gas composition, nitrogen oxides are either oxidized or reduced. In order to increase the gas reactivity, different geometric configurations of the reactors have been optimized and implemented. The optimization of each configuration is based on calculations of the electrostatic field, for which the amplitude of applied voltage was kept lower than 20 kV. Some of the reactors were constructed with dielectric barriers with varying arrangements, sizes, and materials. To evaluate reactor treatment efficiency of nitrogen oxides, a specialized experimental bench was constructed. Different voltage sources were tested, and the discharge was analyzed via voltage and current measurements. The experiments showed that 80 % of the nitrogen oxides in nitrogen could be reduced usinga wire-cylinder configuration with a suitable intermediate frequency AC voltage source.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF