L’ISOLATION HYBRIDE

L’ISOLATION HYBRIDE

Depuis près d’un siècle l’isolation traditionnelle ou conventionnelle [5, 6] (complexe huile/cellulose) a été le type d’isolation par excellence dans les transformateurs de puissance et dans la plupart des équipements électriques de puissance (câbles, bornes de traversée, etc.). Mais le papier cellulose qui représente la partie solide de cette isolation possède de nombreuses faiblesses [6]. En effet le vieillissement du papier cellulose dans les transformateurs de puissance est accéléré par l’humidité, l’oxygène, les catalyseurs métalliques, la température, etc. Ce qui a pour conséquence l’augmentation du risque de défaillances. Une autre grande faiblesse du papier cellulose réside en son incapacité à protéger les enroulements électriques du transformateur contre les effets nuisibles du soufre corrosif [7]. Une étude faite par I’EPRI (Electrical Power Research Institute) [8] a montré que plusieurs transformateurs de puissance sont tombés en panne sans déclenchement préalable d’alarme, à cause du soufre corrosif. La compagnie ABB a identifié le soufre corrosif comme étant un tueur silencieux «sans alerte » des transformateurs de puissance [9].

Vu toutes les faiblesses du papier cellulose indiquées ci-dessus, plusieurs études [9] ont été effectuées pour évaluer les performances d’un autre type de papier qui possède de très bonnes propriétés thermiques [10, 11]. Il ressort de ces études que le papier aramide est un matériau prometteur dans la mesure où son processus de vieillissement est faiblement influencé par la température, l’humidité et les catalyseurs métalliques, excepté l’oxygène. En réalité chaque type de papier présente des forces et des faiblesses, d’où l’idée de concevoir une isolation huile/cellulose + aramide reconnue sous le nom d’isolation hybride. L’idée de base consiste à utiliser le poly-aramide dans les endroits les plus chauds des enroulements, préalablement identifiés tandis que la cellulose (moins coûteuse) sera utilisée dans les autres parties. Cette isolation combine les avantages des deux types de papier, plus particulièrement une bonne résistance thermique pour des températures supérieures à 180°C pour l’aramide [10] et une bonne tenue mécanique (résistance à la traction jusqu’à 130 N/cm) pour la cellulose [10]. Le tableau 1 présente un exemple de caractéristiques typiques du papier aramide (Nomex T410) et du papier cellulose (PSP 3010) .

Objectifs

L’objectif global de ce travail de recherche est d’étudier l’isolation hybride en vue de démontrer sa potentielle utilisation dans les transformateurs de puissance. Il s’agit d’une étude exploratoire du comportement thermique de l’isolation solide hybride (papier aramide + papier à base de cellulose) et de l’influence mutuelle avec l’isolation liquide. L’isolation hybride sera comparée à l’isolation traditionnelle ou conventionnelle (cellulose) et à l’isolation haute température (aramide-Nomex), l’isolation sans papier servira de référence. Cet objectif global est scindé en trois objectifs spécifiques à savoir:
– Améliorer les outils de diagnostic de l’état des isolations solides hybride, et conventionnelle. La durée de vie d’un transformateur de puissance étant directement liée à celle de son isolation solide (papier), l’état du papier est donc un très bon indicateur.
– Diagnostiquer l’état des huiles des isolations hybride, haute température et conventionnelle. En effet l’analyse des huiles est l’outil de diagnostic le plus utilisé par les ingénieurs en charge de la maintenance des transformateurs de puissance. Cette analyse ne nécessite pas l’arrêt du transformateur.
– Étudier la capacité du papier aramide et du papier cellulose à protéger le cuivre (enroulements électriques) contre les effets nuisibles du soufre corrosif.

Originalité

Ce travail de recherche trouve son originalité dans le fait qu’il traite d’un nouveau type d’isolation pour les transformateurs de puissance. Aujourd’hui, la dégradation des isolants des transformateurs de puissance est limitée autant par les aspects thermiques qu’électriques. Depuis quelques années l’utilisation d’isolants thermodurcissables et synthétiques de types poly-aramide ont vu le jour comme alternative à l’isolation conventionnelle à base de cellulose. Ces dernières années, le papier aramide est ainsi apparu dans la conception de certains transformateurs de traction électrique comme isolant hybride. Un tel système utilise le papier aramide dans les endroits les plus chauds des enroulements tandis que la cellulose est utilisée dans les autres parties. L’originalité de ce projet est justifiée par les aspects suivants: * L’analyse des gaz dissous (DGA) est la technique de diagnostic la plus utilisée par les ingénieurs en charge de la maintenance des transformateurs de puissance. En ce qui concerne les transformateurs de puissance à isolation conventionnelle, les méthodes d’interprétation des résultats du DGA sont consignées dans les normes IEEE STD C57.104 [13] et IEC 60599 [14]. À ce jour, il n’existe aucune norme pour l’interprétation des résultats du DGA des transformateurs à isolation hybride et haute température. L’établissement d’une telle norme requiert des données (mesures) provenant des laboratoires (chercheurs), des fabricants et des exploitants des réseaux d’énergie électrique (ingénieurs). Nous souhaitons contribuer à l’élaboration de cette future norme en déterminant les teneurs en oxydes de carbone (CO et CO2) de l’huile après un défaut thermique sur le papier dans l’isolation hybride. – L’établissement d’une corrélation entre les différentes techniques de diagnostic physicochimiques pour les transformateurs de puissance à isolation hybride (huile minérale + papier cellulose + papier aramide). Ces Techniques sont traditionnellement utilisées pour les transformateurs de puissance à isolation conventionnelle (huile minérale + papier cellulose). – La démonstration que l’utilisation du papier aramide (Nomex) protège les enroulements du transformateur contre les effets nocifs du soufre corrosif. Ces résultats permettront une avancée notable dans la compréhension du comportement de l’isolation hybride des transformateurs de puissance. Contrairement à l’isolation conventionnelle actuelle constituée de cellulose/huile, l’application des matériaux à haute résistance thermique en combinaison avec les liquides isolants à point de feu et résistance au vieillissement élevé permettra non seulement de prolonger la durée de vie des transformateurs de puissance mais aussi d’augmenter la puissance délivrée du transformateur et ainsi d’envisager la réduction de la taille des transformateurs sans incidence négative sur la fiabilité de service.

Méthodologie

Dans un premier temps, une étude bibliographique a été réalisée afin de comprendre les mécanismes de dégradation de l’isolation (liquide et solide) des transformateurs, la formation du soufre corrosif et ses effets. Cette étude permet aussi d’être situé sur les travaux antérieurs liés à la problématique de ce travail de recherche. En second lieu l’étude bibliographique a permis non seulement de dégager les objectifs du travail à réaliser, mais surtout de pouvoir définir les étapes à suivre pour l’atteinte des objectifs. Pour atteindre les objectifs fixés, et en se basant sur les travaux antérieurs, ce travail de recherche, s’est axé sur deux volets essentiels à savoir: l’étude comparative de l’isolation hybride par rapport aux autres types d’isolations solides et liquides, et l’étude comparative de la capacité du papier aramide et du papier cellulose à protéger le cuivre contre le souffre corrosif en présence des huiles minérales, esters synthétiques, esters naturels et silicones.

Étude comparative de l’isolation hybride par rapport aux autres types d’isolations solides et liquides. Cette partie consiste en une étude comparative de la stabilité thermique de l’isolation hybride, de l’isolation haute température (aramide-Nomex), de l’isolation conventionnelle (cellulose) et l’isolation sans papier servant de référence. La méthodologie adoptée dans ce cas est la suivante :
• Vieillissements thermiques accélérés en laboratoire des échantillons selon la norme ASTM D1934 [15].
• Simulation de défauts thermiques sur l’isolation solide à l’aide de l’équipement «Thermo contraintes» conçu au sein de la chaire ISOLIME.
• Mesure du DPV (Degré de Polymérisation) du papier cellulose par la méthode viscosimétrique.
• Analyses physicochimiques et analytiques des huiles.
• Interprétation des résultats (caractérisation de l’isolation en fonctionnement normal et après un défaut thermique sur le papier).

Étude de la capacité de l’aramide et de la cellulose à protéger le cuivre contre le soufre corrosif Dans cette partie, il s’agit de faire une étude comparative de la capacité du papier aramide et du papier cellulose à protéger le cuivre contre le souffre corrosif en présence des huiles minérales, esters synthétiques, esters naturels et silicones. La méthodologie adoptée dans ce cas est la suivante:
• Vieillissements thermiques accélérés en laboratoire des échantillons selon la norme IEC 62535 [16].
• Méthode qualitative : Observation visuelle des surfaces de l’échantillon de cuivre vieilli selon la norme ASTM D130 [17].
• Méthode quantitative :
> Mesure de la quantité de soufre dans les échantillons de cuivre à l’aide de l’équipement «HORIBA EMIA 220 V»;
> Mesure des produits de décomposition dissous (DDP) dans les différentes huiles vieillies.
• Interprétation des résultats (corrélation entre méthodes qualitative et quantitative). Cette méthodologie est résumée par le diagramme synoptique de la figure 3.

Organisation du mémoire

Ce mémoire regroupe l’ensemble des travaux réalisés au cours de ce travail de recherche, il est organisé autour de six chapitres. Le premier chapitre est consacré principalement à la présentation de la problématique et des objectifs visés. Le deuxième chapitre traite de la revue de la littérature, celle-ci s’articule autour des points suivants : la classification et la constitution des transformateurs, le système d’isolation et ses différentes configurations, le positionnement du transformateur à isolation hybride, le processus de dégradation de la cellulose et des huiles minérales, le principe de la formation du soufre corrosif et ses effets, les techniques de diagnostic de l’isolation et enfin l’état d’avancement des travaux de recherche liés à notre problématique Ce chapitre met en évidence l’ensemble des notions utiles à la réalisation de ce travail de recherche. Le troisième chapitre est consacré à la présentation des matériels et des méthodes de mesure utilisés pour la réalisation des essais expérimentaux. Les méthodes utilisées sont conformes aux normes ASTM (American Society for Testing and Materials) et IEC (International Electrotechnical Commission). Le quatrième chapitre présente les résultats et leurs interprétations pour l’étude comparative de l’isolation hybride par rapport aux autres types d’isolations solides et liquides (isolation conventionnelle, isolation haute température et isolation sans papier). Le cinquième chapitre présente les résultats et leurs interprétations pour l’étude de la capacité de l’aramide et de la cellulose à protéger le cuivre contre le soufre corrosif en présence des huiles minérales, esters synthétiques, esters naturels et silicones. Pour finir, les conclusions générales ainsi que les recommandations sur les travaux futurs seront présentées au sixième chapitre.

REVUE DE LA LITTERATUR

La revue de la littérature met en évidence l’ensemble des notions utiles à la réalisation de ce travail de recherche, elle s’articule autour des points suivants : la classification et la constitution des transformateurs, le système d’isolation et ses différentes configurations, le positionnement du transformateur à isolation hybride, le processus de dégradation de la cellulose et des huiles minérales, le principe de la formation du soufre corrosif et ses effets, les techniques de diagnostic de l’isolation et enfin, l’état d’avancement des travaux de recherche liés à notre problématique .

Définition et classification des transformateurs de puissance Selon la commission Electrotechnique Internationale, un transformateur de puissance se définit comme un appareil statique à deux enroulements ou plus qui, par induction électromagnétique, transforme un système de tension et courant alternatif en un autre système de tension et courant de valeurs généralement différentes, à la même fréquence, dans le but de transmettre de la puissance électrique [18]. Cette commission classifie les transformateurs de puissance en trois catégories en fonction de la puissance apparente :
• Transformateurs de distribution : jusqu’à 2,5 MVA en triphasé ou 0,833MVA en monophasé.
• Transformateur de moyenne puissance : au-delà de 2,5 MVA et jusqu’à 100 MVA en triphasé et 33,3MVA en monophasé.
• Transformateur de grande puissance : au-delà de 100 MVA en triphasé 33,3 MVA en monophasé.
Au niveau des transformateurs de moyenne et de grande puissance, on distingue deux types de classification, selon la forme du circuit magnétique et selon la fermeture hermétique ou la respiration libre du transformateur.
> La forme du circuit magnétique
• Les transformateurs de type colonne (Core Form) sont constitués d’un circuit magnétique en colonnes verticales autour desquelles sont placés les bobinages cylindriques recouverts d’isolants solides à base de polymères naturels (papier cellulose) ou de polymères synthétiques (papier aramide).
• Les transformateurs de type galette ou cuirassé (shell form) sont constitués d’enroulements en forme de galettes rectangulaires séparées par des écrans isolants solides à base de polymères naturels et synthétiques. Les bobines sont disposées sur le noyau central du circuit magnétique formé d’un empilage de tôles.
> Que le transformateur est hermétique ou à respiration libre
• Les transformateurs de type respirant: la dilatation du diélectrique liquide se fait à travers un conservateur placé au-dessus de la cuve. La surface du diélectrique peut être en contact direct avec l’air ambiant ou en être séparée par une paroi étanche en matière synthétique déformable (diaphragme). Un dessiccateur limite l’entrée de l’humidité au niveau du conservateur.
• Les transformateurs de type hermétique: la dilatation du diélectrique est absorbée soit par un matelas de gaz inerte intercalé entre la surface du diélectrique et le haut de la cuve, soit par la déformation élastique du système de réfrigération constitué par les plis de la cuve .

Constitution générale des transformateurs de puissance Les principaux organes du transformateur sont:
• Les bornes de traversées basses et hautes tensions : Elles sont caractérisées par la technologie de l’isolation : les traversées en papier imprégné d’huile (OIP); les traversées en papier enduit de résine «limitées aux basses tensions» et les traversées en papier imprégné de résine (RIP ou ERIP) «technologie dominante de nos jours». Elles permettent le transit de la puissance.
• La cuve constituée de tôles d’acier : Les parois de la cuve sont, selon les modèles, à ailettes ou rigides équipées de radiateurs amovibles. L’étanchéité doit être parfaite, la cuve est testée sous vide pour contrôler ce point.
• Le noyau magnétique : II est constitué de tôles d’acier au silicium à grains orientés. L’empilage et l’assemblage des tôles doivent être réalisés de manière à ce que le transformateur ait les meilleures performances possibles du point de vue électrodynamique, électrique et acoustique.
• Les enroulements : Sous forme de (feuillard, rond, méplat) de cuivre ou d’aluminium), ils sont montés sur le noyau. Les formes de bobinages, les sections et les nombres de spires sont conditionnés par les contraintes à maîtriser en termes électriques, thermiques et mécaniques. Chaque bobine est munie de canaux de refroidissement permettant d’assurer la circulation de l’huile et les échanges thermiques.
• Le conservateur d’huile : Réservoir métallique en général, en acier, il est situé audessus de la cuve du transformateur. Il joue un rôle de vase d’expansion pour l’huile. Les variations de température de l’huile impliquent des variations du volume. Le conservateur permet au niveau d’huile de varier sans affecter la pression dans le transformateur, ni découvrir (mettre à nu) les parties actives.
• Le changeur de prise en charge ou hors charge : II permet au transformateur de faire varier son rapport de conversion en jouant sur le nombre de spires de ses enroulements primaires ou secondaires. Cela permet de régler le niveau de tension du réseau électrique.
• L’armoire (ou coffret) de commande : elle comporte tous les dispositifs de protection et les alarmes de déclenchement.
• Le fluide diélectrique : huile minérale, huile synthétique ou huile végétale
• Les isolants solides : papiers et cartons à base de fibres cellulosiques et/ou de fibres d’aramide.

Système d’isolation des transformateurs

Le système d’isolation sert à isoler les parties actives du transformateur (bobinage, circuit magnétique, etc.) et à assurer la fonction de refroidissement. Il est constitué d’une partie solide et d’une partie liquide (huile).

Isolation solide
Elle est constituée de papiers et de cartons. Le papier sert à l’isolation des enroulements et le carton sert à l’isolation entre les enroulements, et entre les enroulements et le noyau. Papiers et cartons sont imprégnés par le diélectrique liquide (huile) afin d’augmenter leur rigidité diélectrique, donc réduire le risque de décharges partielles. On distingue trois types d’isolation solide :
• Isolation solide conventionnelle : papiers et cartons sont à base de fibres de cellulose.
• Isolation solide haute température : papiers et cartons sont à base de polymères synthétiques (aramide).
• Isolation solide hybride : association des papiers cellulose et aramide.

Isolation solide conventionnelle
Le papier et le carton sont constitués de fibres de celluloses (chaînes de glucose extraites de la pulpe de bois ou de fibres de coton). Les celluloses sont formées de longues chaînes comprenant environ 1200 anneaux de glucose reliés par des ponts d’oxygène. La figure 5 présente le motif élémentaire d’une cellulose .

Isolation solide haute température
Le papier et le carton sont à base de polymères synthétiques (aramide). Les polyamides aromatiques, ou aramides, sont une classe de matériaux résistant à la chaleur et présentant de bonnes propriétés mécaniques. Le mot-valise «aramide» vient de la contraction de l’anglais «aromatic polyamide», il est le qualificatif donné aux fibres synthétiques dont le polymère de base est constitué d’une longue chaîne polymère dans laquelle au moins 85 % des groupements amides (— NH — CO —) sont directement liés à deux noyaux benzéniques (aromatiques) [22]. Les premières utilisations de l’aramide datent des années 1960 [23]. La figure 6 présente la structure chimique de l’aramide. On distingue deux types de polyamides: les para-aramides et les méta-aramides, seuls les types métaaramides trouvent leurs applications dans le domaine de l’isolation électrique.

Isolation liquide
L’huile a trois principales fonctions :
– Assurer l’évacuation de la chaleur produite par les pertes au niveau des enroulements, du circuit magnétique et des isolants, vers les dispositifs de refroidissement (radiateurs externes);
– Ralentir l’oxydation (la dégradation) de l’isolation solide;
– Isoler électriquement.
À ces trois principales fonctions, il faut ajouter la fonction de résistance à l’incendie. On distingue deux types d’isolation liquide : Isolation liquide conventionnelle: les huiles minérales Les huiles minérales sont obtenues à partir du raffinage du pétrole brut, elles sont utilisées comme isolants dans les équipements électriques depuis plus d’un siècle. Selon l’origine du pétrole et du processus de raffinage, on peut identifier différents types d’huiles, la figure 7 présente le processus de raffinage pour les huiles brutes. Isolation liquide haute température: Huiles synthétiques et végétales
• Les Huiles synthétiques
Elles remplacent les huiles minérales, en particulier lorsqu’il est question d’améliorer la résistance au feu (point de feu élevé) ou lorsque l’on cherche une meilleure stabilité thermique. Il existe quatre principaux types de liquides synthétiques:
– Les hydrocarbures aromatiques;
– Les hydrocarbures aliphatiques;
– Les esters synthétiques ou esters organiques (esters de pentaérythritol, les phtalates);
– Les silicones.
Les Huiles synthétiques sont aussi appelées liquides ininflammables (liquides qui ont un point d’éclair minimum au-dessus de 300 °C). En raison de ce degré élevé de résistance à l’inflammation, ils sont utilisés dans les transformateurs situés dans les zones urbaines (c’est-à-dire là où la sécurité des personnes et des biens pourrait être compromise par le feu).
• Esters synthétiques
Les esters synthétiques peuvent être classés en cinq (5) groupes [26]:
– Les monoesters ;
– Les esters dicarboxyliques (diesters) ;
– Les esters du glycérol ;
– Les polyolesters ;
– Les esters complexes.
Les esters sont obtenus par synthèse d’un acide et d’un alcool. Les polyesters et les esters complexes sont utilisés dans des conditions extrêmes comme dans le cas des transformateurs de puissance. Ces groupes d’esters sont les plus utilisés à cause de l’absence de groupes hydroxyles secondaires et un carbone quaternaire dans leur structure chimique en position p. Les alcools typiques utilisés pour la synthèse sont des peopentyglycol, trimethylolpropane, pentaérythritol ou dipentaérythritol. Les esters synthétiques les plus utilisés dans les transformateurs de distribution sont : le Midel 7131 et le BecFluid 9902 à cause de leurs aspects écologiques et de leurs bonnes résistances au vieillissement. L’utilisation des esters dans les transformateurs de puissance est principalement limitée à cause de leur prix trop élevé et de leur viscosité élevée. La figure 9 présente la structure chimique d’un ester synthétique.

Choix d’une huile pour une application spécifique Le Choix d’une huile se fait en prenant en compte le compromis « caractéristiques techniques et coût ». Comparativement aux huiles minérales, les huiles à point de feu élevé ou huiles alternatives (huiles synthétiques, huiles végétales) présentent des meilleures propriétés chimiques et thermiques, mais coûtent 4 à 5 fois plus chères. Toute fois le choix d’un liquide pour une application donnée doit assurer la fiabilité du fonctionnement des équipements ainsi que la sécurité des opérateurs. Le tableau 4 présente les différents types d’huiles pour différents types de transformateurs.

Ce chapitre présente les méthodes et les équipements (matériels) utilisés pour les deux principales études menées dans ce travail de recherche. Les équipements utilisés sont :
• Le Spectrophotomètre pour la mesure du DDP;
• Le Coulomètre pour la mesure de l’humidité;
• Le Turbidimètre pour la mesure de la turbidité;
• Le tensiomètre de surface pour la mesure de la tension interfaciale;
• Le Viscosimètre pour la mesure du DPV;
• Le four pour les vieillissements liés à l’étude sur les différents types d’isolations;
• Le four pour les vieillissements liés à l’étude sur le soufre corrosif;
• Équipement de dégraissage du papier pour la mesure du DPV;
• Four de séchage et d’imprégnation du papier;
• Équipement pour dégazage et déshumidification de l’huile;
• Le GC (Chromatographie en phase gazeuse-Gas chromatography) pour l’analyse des gaz dissous dans l’huile;
• Le Thermo-Contraintes conçu dans notre laboratoire pour simuler des défauts thermiques sur le papier baignant dans l’huile;
• Le détecteur de soufre «EMIA-220V» de HGRIBA pour mesurer la quantité de soufre dans l’échantillon de cuivre.

Méthodes

La méthodologie adoptée dans ce travail de recherche a été présentée dans l’introduction générale à la (section 1.5). Dans cette section nous présentons de façon exhaustive les procédures pour les vieillissements thermiques accélérés; les mesures (analyses) et leurs interprétations.

Procédures pour les vieillissements thermiques accélérés

Pour les vieillissements thermiques accélérés en laboratoire les papiers aramide et cellulose sont utilisés ainsi que quatre types d’huiles (minérale, ester synthétique, ester naturel et silicone). L’étude comparative de l’isolation hybride par rapport aux autres types d’isolations est conduite avec l’huile minérale Nytro lynx de Nynas Canada. L’étude comparative de la protection du cuivre contre le soufre corrosif est conduite pour les quatre types d’huiles ci-dessus indiquées.

Étude comparative de l’isolation hybride par rapport aux autres types d’isolations solides et liquides :

> Étude comparative des isolations solides
À la fin de chaque temps de vieillissement, des échantillons d’huiles et de papiers, soumis ou non à la contrainte thermique, sont récupérés afin d’effectuer les différentes analyses suivantes :
• L’analyse des gaz dissous (DGA) selon la norme ASTM D3612, à l’aide de l’équipement GC (chromatographie en phase gazeuse), afin de déterminer les quantités des gaz dioxyde de carbone (CO2) et monoxyde de carbone (CO). Des valeurs élevées de CO2 et CO sont indicatrices de la surchauffe du papier cellulose. Le meilleur isolant solide, dans ce cas, est celui qui produira de faibles quantités de CO et CO2.
• La mesure du DPV (Degré de Polymérisation viscosimétrique) du papier cellulose dans les isolations hybride et conventionnelle à l’aide d’un viscosimètre selon la norme ASTM D4243 [77], Une diminution du DPV est indicatrice de la dégradation du papier. Le tableau 10 indique les valeurs de DPV et leurs interprétations selon les travaux réalisés parl.A.R.GRAY[40].

CONCLUSIONS GÉNÉRALES

Le papier aramide est actuellement utilisé comme isolant à haute température, associé aux huiles à point de feu élevé (huiles synthétiques et végétales), principalement dans les transformateurs de traction électrique. L’isolation solide hybride est quant à elle, soit associée à l’huile minérale ou soit associée aux huiles à point de feu élevé (huiles alternatives). Elle trouve son application dans les transformateurs de sous-stations mobiles et fixes. La technologie de fabrication est maîtrisée par les constructeurs. Par contre, les exploitants des réseaux électriques ne disposent pas de données de référence (normes), leur permettant de suivre l’état de santé de l’isolation de ce nouveau type de transformateur. Pour toutes ces raisons ce nouveau type d’isolation n’est pas encore utilisé dans les transformateurs de puissance qui représentent un très grand investissement financier de l’ordre de quelques millions de dollars [12].

Table des matières

CHAPITRE 1 INTRODUCTION GÉNÉRALE
1.1. introduction
1.2. Problématique
1.3. Objectifs
1.4. Originalité
1.5. Méthodologie
1.5.1 Introduction
1.5.2 Étude comparative de l’isolation hybride par rapport aux autres types d’isolations
solides et liquides
1.5.3 Étude de la capacité de l’aramide et de la cellulose à protéger le cuivre contre le
soufre corrosif
1.6. Organisation du mémoire
CHAPITRE 2 REVUE DE LA LITTERATURE
2.1 Introduction
2.2 Définition et classification des transformateurs de puissance
2.3 Constitution générale des transformateurs de puissance
2.4 Système d’isolation des transformateurs
2.4.1 Isolation solide
2.4.2 Isolation liquide
2.4.3 Choix d’une huile pour une application spécifique
2.5 Différentes configurations du système d’isolation des transformateurs
2.5.1 Isolation conventionnelle
2.5.2 Isolation haute température homogène
2.5.3 Isolation hybride
2.5.4 Isolation semi-hybride
2.5.5 Isolation mixte ou mélangée
2.6 Positionnement du transformateur à isolation hybride
2.7 Vieillissement et dégradation des isolants solides et liquides des transformateurs
2.7.1 Vieillissement des huiles minérales
2.7.2 Mécanisme de dégradation du papier cellulose
2.7.3 Vieillissement du complexe huile/papier
2.7.4 Interaction entre les différentes contraintes affectant le bon fonctionnement de
l’isolation
2.8 La formation du soufre corrosif et ses effets
2.8.1 Principe de la formation du soufre corrosif
2.8.2 Effets du soufre corrosif sur le système d’isolation
2.9 Évaluation de l’état de l’isolation des transformateurs de puissance
2.9.1 Introduction
2.9.2 Techniques de diagnostic utilisées
2.10 État d’avancement des travaux de recherche
2.10.1 Étude des propriétés de l’aramide par rapport à celles de la cellulose
2.10.2 Étude des huiles esters synthétiques et naturels associées au papier aramide
2.10.3 Isolation solide hybride associée à l’huile minérale
2.10.4 Passage de l’isolation conventionnelle à l’isolation hybride lors de la réparation d’un
transformateur de puissance
2.10.5 Étude comparative par l’analyse des gaz dissous (DGA) des isolations hybride,
conventionnelle et aramide
2.10.6 Qualité des huiles dans les isolations aramide, cellulose et hybride
2.10.7 Étude de la formation du soufre corrosif
2.11 Conclusion
CHAPITRE 3 MATÉRIELS ET MÉTHODES UTILISÉS 
3.1 Introduction.
3.2 Méthodes
3.2.1 Procédures pour les vieillissements thermiques accélérés
3.2.2 Analyses et interprétation des résultats
3.3 Matériels
3.3.1 Le turbidimètre
3.3.2 Le Spectrophotomètre T60 UV/Visible
3.3.3 Le coulomètre Karl Fischer (KF831)
3.3.4 Tensiomètre de surface
3.3.5 Mesure du degré de polymérisation viscosimétrique (DPV)
3.3.6 Le four Napco
3.3.7 LefourDKN900deYamato
3.3.8 Équipement pour dégazage et déshumidification de l’huile
3.3.9 Four de séchage et d’imprégnation du papier
3.3.10 Équipement Thermo-Contraintes
3.3.11 Le détecteur de soufre «EMIA-220V» de HORIBA
3.3.12 Le GC (Chromatographie en phase gazeuse-Gas chromatography)
3.4 Conclusion
CHAPITRE 4 ÉTUDE COMPARATIVE DE L’ISOLATION HYBRIDE PAR RAPPORT AUX AUTRES TYPES D’ISOLATIONS
4.1 Introduction
4.2 Étude comparative des isolations liquides 1
4.2.1 Évolution des produits de dégradation en fonction de la durée de vieillissement
4.2.2 Comparaison des isolations par technique de diagnostic physicochimique
4.2.3 Établissement de corrélations entre les différentes techniques de diagnostic
physicochimiques
4.2.4 Conclusion partielle
4.2.5 Atteinte des objectifs et originalité
4.3 Étude comparative des isolations solides
4.3.1 Analyse des gaz dissous (DGA)
4.3.2 Degré de Polymérisation viscosimétrique ( DPV)
4.3.3 Établissement des corrélations
4.3.4 Conclusion partielle
4.3.5 Atteinte des objectifs et originalité
4.4 Conclusion
CHAPITRE5  ÉTUDE COMPARATIVE SUR LA FORMATION DU SOUFRE CORROSIF
5.1 Introduction
5.2 Étude Qualitative
5.2.1 Échantillons de cuivre et de papier après vieillissements et interprétations
5.2.2 Résumé sur l’étude qualitative
5.3 Étude quantitative
5.3.1 Quantité de soufre
5.3.2 Produits d’oxydation dissous (DDP)
5.4 Corrélation entre DDP et quantité de soufre pour l’huile minérale
5.5 Atteinte des objectifs et originalité
5.6 Conclusion
CHAPITRE 6 CONCLUSIONS GÉNÉRALES

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