Brevet FR2232056A1 — publié le 19741227

La présente invention concerne un condensateur qui @t@@ @@@@ @nt que @@tériau diélectrique,une pellicule de polypropylène @p@@- @née d@@n@ @uile isolante et dont le rendement est amélicré. Depul@ une époque récente, on utilise, en tant qu'huiles @solantes pour la fabrication de condensateurs à pellicule de polypropylene imprégnée d'huile isolante, des huiles isolantes hydrocarbonées telles que des huiles minérales, le polybutène, l'al coylbenzène, l'alcoylnaphtalène, le dialcoylalcane, etc., à la lece de biphényles chlorés tels que le trichlorure de diphényle, le pentachlorure de diphényle. Ces huiles isolantes ont une faible polarité et, en conséquence, elles ont d'excellentes caractéristiques dielectriques. Toutefois, leur constante diélectrique, qui détermine la dimension du condensateur, est faible et atteint au maximum 40 ou 50% de celle des diphényles chlorés.En conséquence, la constante diélectrique composite du condensateur diminue également et celui-ci nécessite donc plus de matériaux constituants par unité de capacité électrostatique que des condensateurs imprégnés de diphényle chloré. De plus, la constante diélectrique de ces huiles isolantes est presque la mme que celle du polypropylène et lorsqu'un condensateur est construit à l'aide de ces huiles isolantes, une ten- sion presque egaffle est appliquée à l'huile isolante et au polypro- pylène, ce qui représente une forte charge pour l'huile isolatte. A cet egford, la tension de rupture diélectrique de ces huiles isolan@es est au maximum de 25 à 50 V/ et celle du polypropylène est de 300 à 400 V/ . C'est-à-dire que la rupture diélectrique des huiles isolantes précède la rupture diélectrique du condensateur. Afin de surmonter les défauts de ces huiles isolantes du genre mentionné ci-dessus, il conviendrait d'imprégner la pellicule de polypropylène avec des huiles isolantes ayant une constante diélectrique plus élevée. Mais il est difficile d'obtenir ces nuiles isolantes sous forme de composés hydrocarbonés purs qui comprennent seulement du carbone et de 'hydrogène e-i- qui aient une constante diélectrique élevée. huiles isolantes du type ester ou du te eher ont une constante diélectrique relativement élevée, mais elles contiennent de l'oxygène et provoquent une altération de la pellicule de polypropylène par oxydation. C'est-à-dire que l'altération du polypropylène dans une huile isolante dépend évidemment dans une large mesure de la quantité d'oxygène contenue dans l'huile isolante. Par temple, la fig. 1 montre la relation entre la quantité d'oxygène présente dans l'huile isolante et le temps nécessaire pour détruire complètement la pellicule de polypropylène dans l'huile isolante à 9rOC. Il apparaît manifestement sur la fig. 1 que le temps de destruction diminue avec l'augmentation de la quantité d'oxygène. Au surplus, lorsque de semblables huiles isolantes du type ester ou éther sont utilisées pour des condensateurs à pellicule de polypropylène, il se produit une décomposition locale des huiles isolantes du fait de la contrainte électrique dans le champ électrique. Dans le cas en particulier d'un condensateur auto-régénérant qui récupère son isolation par claquage partiel, ce phénomène est manifeste. A ce moment, l'oxygène contenu dans le groupe ester ou éther que comportent les huiles isolantes est libéré et oxyde le polypropylène, ce qui réduit la durée rutile du condensateur. Des recherches menées par les auteurs de l'invention sur la prévention de ltoxydation du polypropylène, en une tentative pour mettre à profit les avantages de la constante diélectrique élevée de ces huiles isolantes contenant de l'oxygène, ont abouti à cette constatation qu'on obtient des résultats très satisfaisants en incorporant un composé époxydé dans les huiles isolantes. A titre d'exemples des composés expoxydés utilisés dans le cadre de l'invention, on peut citer des résines époxy qui sont des produits combinés de l'épichlorhydrine et du bisphénol, des produits époxydés de graisses et d'huiles, des graisses et huiles naturelles, des esters alcoyliques d'acides résineux, des dérivés époxy du cyclohexane, etc. En tant qu'exemples d'huiles isolantes contenant de l'oxy- gène, on citera des esters organiques tels que des esters d'acides aromatiques, des esters d'acides alicycliques, des esters d'acides aliphatiques, des esters d'acides phorphoriques, etc., des huiles du type éther, des huiles du type cétone, etc. Aucune limitation particulière n'est imposés quant à la proportion du composé époxydé, mais cette proportion est de préférence de l'ordre de 0,1 à 10 % en poids de huile isolante. le terme pourcentage restant1, utilisé ci-après désigne le pour@ente@e du nombre de condensateurs qui n'ont pas été détr@its parmi ceux qui etaient soumis à l'épreuve d'application d'un courant. L'invention pourra de toute façon etre bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés qui sot, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La fig. 1 est une représentation graphique qui montre la relation entre la quantité (rapport volumique) d'oxygène contenue dans l'huile isolante et le nombre de jours nécessaire pour une destruction complète de la pellicule de polypropylène. La fig. 2 est une vue en coupe d'une forme de réalisation du condensateur selon l'invention. Les fig. 3 à 6 sont des représentations graphiques qui montrent le pourcentage restant des condensateurs, tels que celui de la fig. 2, à l'application dtune tension alternative. l'es exemples suivants illustreront la présente invention. Exemple 1 A titre d'huile isolante représentative du type ester, on a utilise le dioctyl-phtalate. 1 % en poids d'huile de soja époxydée a été incorporé dans cette huile isolante. On a imprégné avec cette huile isolante le condensateur à pellicule de polypropylène auto-régénérant, ayant la structure représentée sur la fig. 2 où 1 désigne un papier métallisé obtenu par dépôt de vapeurs d'un métal sur les deux surfaces d'un papier isolant et ayant le même potentiel sur ses deux surfaces, et 2 désigne une pellicule de polypropylène. La fig. 3 représente les variations du pourcentage restant de condensateurs auto-régénérants à pellicule de polypropylène a qui avaient été imprégnés de dioctyl-phtalate dans laquelle avait été incorporée l'huile de soja époxydée et de condensateurs auto-régénérants à pellicule de polypropylène b qui avaient été imprégnés uniquement de dioctyl-phtalate, sous application continue d'une tension alternative à 85 C. Comme @@ peut le voir nettement sur @a fig. 3, le pourcentage restant des conde@sateurs b imprégnés uniquement de dioctyl-phtalate est e@t@ê@ement bas et le claquage diélectrique complet se @@@duit en une brè@e période. Par contre, les condensateurs a @@prégnés de dioctyl-phtalate contenant l'huile de soya éposydée ne manifestent aucun claquage et présentent un pourcentage restant de 100 Ces résultats démontrez que l'huile de soja époxydée a capturé l1oxygène engendré à partir des groupes esters par l'application de tension, s'opposant ainsi à l'oxydation et à la destruction de la pellicule de polypropylène. Exemple 2 A titre d'huile isolante représentative du type éther, on a utilisé une huile d'alcoyl-diphényle. Dens cet éther, on a incorporé 1 % en poids d'huile de soja époxydée. Le condensateur auto-régénérant à pellicule de polypropylène ayant la structure représentée sur la fig. 2 a été imprégné avec cette huile isolante. La fig. 4 représente les variations du pourcentage restant de condensateurs a imprégnés d'éther d'alcoyl-diphényle contenant de l'huile de soja époxydée et de condensateurs b imprégnés éther d'alcoyl-diphényl ne contenant pas d'huile de soja époxydée sous application continue de tension alternative b 85 C. . Comme on peut le voir nettement sur la fige 4, les résultats sont les mêmes que ceux de l'Bxemple 1. C'est-à-dire que la destruction du polypropylène due à l'oxygène libéré des groupes éthers par application de tension est empêchée par l'introduction d'huile de soja époxydée. A cet égard, les mêmes essais que ceux des Exemples 1 et 2 ont été effectués sur des condensateurs auto-régénérants à pellicule de polypropylène imprégnés d'huile minérale et d'alcoyl-benzène, qui sont des composés hydrocarbonés purs ne contenant pas d'oxygène. tes résultats ont été portés sur les fig. 5 et 6. Comme on peut le voir nettement sur les fig. 5 et 6, le condensateur a imprégné d'huile isolante contenant de l'huile de soja époxydée comme le condensateur b imprégné uniquement d'huile isolante présentent un pourcentage restant élevé.Ces résultats peuvent être attribués au'fait qu'il n'y a pas, dans des composés hydrocarbonés purs tels que ltalcoyl- benzène et l'alcoyl-nap1ltalène, d'oxygène engendré par la contrainte électrique et que la destruction du polypropylène due à l'oNydation ne se produit guère. Comme on l'a expliqué ci-dessus, il a été découvert que l'introduction d'un composé époxydé dans un condensateur à pellicule de polypropylène imprégné d'huile isolante consenor,t @ l'@@ygène est extrêmement efficace pour prévenir l'oxydation d@ polypropylène. Dans les exemples mités ci-desss, on a utilisé une huile de soja époxydée, mais on peut faire appel à d'autres composés epoxydes pour obtenir des résultats semblables. En outre, le traitement peut être appliqué à tout condensateur dont le matériau diélectrique est constitué par une pellicule de polypropylène, qu'il s'agisse de condensateurs du type auto-régé néant ou de condensateurs du type non régénérant, par exemple de condensateurs à feuille mince d'aluminium. Selon ce qui a été expliqué précédemment, les performances du condensateur à pellicule de polypropylène selon l'invention sont amdliorées. Tous les condensateurs a et b utilisés dans les Exemples ci-dessus avaient la structure représentée sur la fig. 2. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réali- sation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, REVENDICATIONS 1.- Condensateur à pellicule de polypropylène imprégné d'une huile isolante contenant de l'oxygène et comportant une pellicule de polypropylène en tant que matériau diélectrique, caractérisé en ce qu'un composé époxydé est incorporé dans cette huile isolante. 2.- Condensateur à pellicule de polypropylène selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé époxydé est choisi parmi des résines époxy qui sont des produits combinés de l'épichlorhydrine et du bisphénol, des produits époxydés de graisses et dthuiles, des graisses et huiles naturelles, des esters alcoyliques d'acides résineux et des dérivés époxy du cyclohexane0