Brevet FR2352876A1 — publié le 19771223

L'invention concerne un dispositif pour le traitement des huiles isolantes des appareils électriques à haute tension contenant de l'huile isolante, en particulier des transformateurs. On sait que, dans les appareils à haute tension contenant de l'huile isolante, en particulier dans les transformateurs, on ne peut employer que des huiles de haute qualité, dont les propriétés sont abondamment décrites dans diverses prescriptions nationales et internationales. Cependant, l'huile isolante, d'un transformateur par exemple, subit un vieillissement, en particulier, en se chargeant d'eau, d'oxygène, ce qui occasionne la formation de dépôts. C'est pourquoi on doit souvent prévoir, à intervalles déterminés, un traitement de l'huile, consistant en un passage sur un filtre de structure convenable, qui retient le dépôt présent dans l'huile. En même temps, on procède à un dégazage et une déshydratation de l'huile. L'invention se rattache à cette technique connue. Selon l'invention, on a acquis la certitude que, malgré ltobser- vation des prescriptions énoncées plus haut, il reste dans l'huile un résidu consistant en soufre corrosif, car ce soufre corrosif ne peut être éliminé de l'huile par filtration, par exemple à l'aide d'un filtre mécanique ou de terre absorbante. Le soufre corrosif ne peut être éliminé de l'huile que par voie chimique, soit par combinaison chimique de ce soufre avec une substance de contact, soit par chimisorption, soit encore par adsorption du soufre par une substance de contact ayant une énergie superficielle élevée. Ce résidu de soufre corrosif ne peut être mis en évidence que par les méthodes analytiques les plus modernes. En outre, au cours du fonctionnement d'un transformateur, en particulier si la temps rature de fonctionnement est d'environ 800C, différents matériaux, tels que les membranes ou garnitures - qui sont surtout faites de matières caoutchouteuses et vulcanisables, peuvent subir par dissolution une perte de soufre corrosif qui sera ensuite dcelable dans l'huile isolante. De même, les huiles qui ne sont pas co plètesent exemptes de gaz peuvent égalenent, à des tetpératures élevées, conduire à la formation de soufre corrosif pendant le fonctionnement. Quand on parle de soufre corrosif, il s'agit ici des quantités actives de soufre qui se présentent sous la forme de soufre libre, de sulfites, disulfites, mercaptans et thiophines, qui attaquent les métaux, en particulier les coabinaisons de cuivre et d'argent des contacts au cours du fonctionnement dans les conditions normales, et provoquent la formation de sulfures extrêmement nuisibles sur toutes les surfaces métalliques lisses sur les contacts par exemple. Il est intéressant de noter à ce sujet que même des quantités tout à fait minimes de soufre corrosif restant dans l'huile isolante peuvent faire apparaître, dans un grand transformateur, des quantités notables de soufre corrosif.La présence de 1 ppm seulement de soufre résiduel corrosif, dans l'huile isolante, dans un grand transformateur utilisant 100.000 1 d'huile, peut provoquer, au bout d'un certain temps, le dépit sur les parties métalliques d'environ 80 g de sulfures corrosifs venant de l'huile isolante. L'invention a pour objet un dispositif pour le trai- tement des huiles isolantes neuves, et de régénération des huiles usagées, ce dispositif contenant une substance capable de retenir le soufre corrosif que l'on met en contact avec l'huile. Cette substance active de contact peut être soit une substance active chimiquement par contact, qui pourrait se activecombiner chimiquement au soufre corrosif, soit une substance tensio-actiie qPl adsorber par contact les soufres corrosifs, auquel cas il pourrait être avantageux de chauffer cette substance de contact. Comme substances de contact chimiquement actives, on peut citer surtout les métaux à faible diamètre ionique, i--, aussi bien sous forme de métal que sous forme d'oxyde ou de sel.~ Ce scit principalement le cuivre (Cu), l'argent (Ag), le cadmium (Cd), le mercure (Mg), le fer (Fe), le nickel (Ni), le thallium (Tl), l-'indium (In), le platine (Pt), le palladium (Pa), le zinc (Zn), le plomb (Pb), l'étain (Sn), ou leurs mélanges. Parmi les sels et oxydes, le nitrate d'argent et le nitrate de mercure ainsi zinc l'oxyde de fer et l'oxyde de zinc présentent une grande pour le soufre corrosif. Parmi les -métaux, le mercure est culièrement avantageux.C'est, parmi les métaux considérés, celui qui a la plus grande densité de charge et qui, par suite, forme avec l'ion sulfure, sous forte déformation, le soufre de L'importance de l'énergie libérée (produit de t# #ble faible bilité), favorise le déroulement de la réaction. En outre, la réactivité du mercure est fortement augmentée du fait de sa grande surface. La surface active du mercure ne peut etre passivée car elle se renouvelle constamment. Non seulement tout le soufre libre, mais aussi tous les autres composés sulfurés actifs, réagiront, de sorte que la totalité du soufre corrosif sera combinée et capturée par le mercure.Les amalgames liquides à la température de fonctionnement et les composés du mercure à point de fusion peu élevé présentent également un comportement avantageux, corme par exemple le .Mg5T12 dont le point de fusion est de 14,50C. Comme substances de contact pouvant lier par adsorption le soufre corrosif, on peut citer le charbon actifs les tamis moléculaires et ltoxyde d'aluminium. Ces substances allient une surface très active avec une grande capacité d'adsorption. Le dispositif contenant la substance active par contact peut être directement introduit dans le réservoir à huile isolante de l'appareil à haute tension, par exemple du transformateur, l'huile isolante entrant déja,'par convection naturelle, en contact avec la substance. La variante la plus simple consisterait à introduire directement la substance de contact dans le réservoir à huile, par exemple sous forme de granulés, qui se déposeraient au fond du réservoir.Toutefois, il serait alors à craindre que la substance de contact ne soit rendue inutilisable par les matières déposées également sur le fond par l'huile; c'est pourquoi, si l'on introduit la substance de contact directement dans le réservoir à huile, il est avantageux de distribuer cette substance de contact déposée sur un support, sur les parois latérales du réservoir à huile ou bien dans la partie supérieure du volume réservé à l'huile. Comme l'action de la substance de contact dépend en grande partie de la finesse de sa dispersion - la réaction avec le soufre corrosif demande une surface suffisante -, il y a avantage pour la substance de contact à réaliser une très fine dispersion à appliquer ou précipiter sur un support en amiante, laine de silice, ou mousse poreuse résistante à l'huile. On peut également utiliser de ltalumineOu le gel de silice. Une difficulté que l'on rencontre pour l'introduction directe de la substance de contact dans le réservoir à huile provient de l'exiguité de cette partie de l'appareil à haute tension en question, et dans l'impossibilité d'y accéder par la suite. C'est pourquoi le dispositif, objet de l'invention, doit être conçu sous forme d'une cartouche, contenant la substance de contact, exposée à la circulation d'huile que l'on peut placer dans un conduit extérieur raccordé au réservoir d'huile, ce conduit étant muni d'une pompe qui fait circuler l'huile.Ce dispositif peut être installé sur un transformateur à poste fixe, ou bien peut être conçu comme une unité de traitement mobile, que l'on peut relier de temps en temps à un transformateur par un conduit adéquat. On peut disposer la substance de contact dans la cartouche en utilisant à nouveau comme support de l'amiante de la laine de silice, ou une mousse poreuse et résistante à l'huile, ou encore de l'alumine ou du gel de silice, ces matériaux étant disposés de diverses façons, et de manière adéquate, dans une cartouche munie d'un tamis d'entrée et de sortie. La résistance au courant dans une telle cartouche peut être maintenue dans certaines limites si l'ensemble support-substance de contact se présente sous la forme de billes, de pièces cylindriques, de tablettes, ou si la substance de contact se présente sous la forme de granulé, ou par exemple avec l'argent, le cuivre et le platine sous la forme de grillage fin. Bien entendu, 11 invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Dispositif de traitement des huiles isolantes dans les appareils électriques à haute tension contenant de 1'huile isolante, en particulier dans les transformateurs, caractérisé en ce qu'on met l'huile en contact intime avec une substance active par contact, afin de combiner le soufre corrosif. 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une substance active par contact qui se combine chimiquement avec le soufre corrosif. 30) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une substance active par contact tensioactive, qui adsorbe le soufre corrosif. 40) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la substance active par contact est appliquée sur un support présentant une grande surface. 5 ) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la substance active par contact est logée dans une cartouche exposée à l'huile en circulation. 60) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cartouche est placée dans un conduit extérieur raccordé au réservoir à huile et équipé d'une pompe assurant la circulation de huile. 70) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 4 à 6, caractérisé en ce que la substance active par contact contient principalement des métaux dont les ions ont un faible diamètre. 80) Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la substance active par contact est constituée par de l'oxyde de zinc et/ou de cuivre et/ou de fer et/ou d'aluminium. 90) Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la substance active par contact est essentiellement constituée de mercure.