Brevet FR2672131A1 — publié le 19920731

PROCEDE POUR DIAGNOSTIQUER LA DETERIORATION DU PAPIER ISOLANT DANS UN APPAREIL ELECTRIQUE REMPLI D'HUILE La présente invention concerne un procédé pour diagnostiquer la détérioration du papier isolant utilisé dans un appareil électrique rempli d'huile tel qu'un transformateur rempli d'huile, un réacteur rempli d'huile ou analogue. On estime de façon générale la durée de vie d'un appareil électrique rempli d'huile, tel qu'un transformateur rempli d'huile, un réacteur rempli d'huile ou analogue, à partir du degré de détério- ration du papier isolant qui y est utilisé On détermine le degré de détérioration du papier isolant en mesurant sa résistance à la traction, son degré de polymérisation et analogue On a procédé de façon croissante à des recherches pour savoir si, oui ou non, il est possible de diagnostiquer la détérioration d'un tel papier isolant en mesurant les produits de la détérioration tels que des furannes, comme le furfural, l'acide carboxylique à substitution furanne et analogue, les aldéhydes comme l'acétal- déhyde, la formaldéhyde et analogues. Toutefois, la mesure du degré de détérioration du papier isolant par mesure de sa résistance à la traction et de son degré de polymérisation est limitée à la possibilité d'une inspection interne permettant de recueillir le papier isolant qui se trouve dans un appareil électrique rempli d'huile Par ailleurs, si le papier isolant se décompose, il se produit du furfural qui se dissout dans l'huile isolante. Etant donné que l'on peut mesurer la quantité de furfural dissous dans l'huile isolante en recueillant l'huile isolante, ceci présente l'avantage que l'on peut diagnostiquer la durée de vie de l'appareil électrique rempli d'huile au cours de son fonction- nement Toutefois, il est apparu clairement que le furfural produit à partir du papier isolant utilisé dans l'appareil électrique rempli d'huile non seulement se dissout dans l'huile isolante mais est également bien adsorbé sur la papier isolant, comme décrit ci- dessous Ceci a conduit à la découverte que l'on ne peut pas mesurer la quantité totale de furfural en analysant seulement le furfural dissous dans l'huile isolante. Etant donné que cette découverte n'avait pas été faite précédemment, il s'est posé le problème suivant: si l'on diagnostique le degré de détério- ration du papier isolant à partir du résultat analy- tique du furfural dissous dans l'huile isolante, la quantité calculée de furfural produit est infé- rieure, de la valeur de la quantité de furfural adsorbé sur le papier isolant, à la quantité réelle de furfural Ceci se traduit en une mauvaise précision du diagnostic porté sur la durée de vie de l'appareil. La présente invention a été faite pour résoudre le problème ci-dessus et c'est un but de la présente invention de diagnostiquer avec précision la détério- ration du papier isolant utilisé dans un appareil électrique rempli d'huile à partir du total de la quantité de furfural dissous dans l'huile isolante et de la quantité de furfural adsorbé sur le papier isolant. Pour atteindre ce but, la présente invention propose un procédé pour diagnostiquer la détérioration du papier isolant dans un appareil électrique rempli d'huile, comportant les étapes consistant à: déterminer la quantité de furfural adsorbé sur le papier isolant dans un appareil électrique rempli d'huile;déterminer la quantité totale de furfural en ajoutant à la quan- tité de furfural adsorbé la quantité de furfural dissous dans l'huile isolante; à partir de la quantité totale de furfural et de la quantité de papier isolant dans la portion de l'appareil électrique rempli d'huile Gui se trouve à la température la plus élevée, calculer la productuion de furfural par gramme de papier isolant; et déterminer le degré résiduel de polymérisation du papier isolant à partir de la rela- tion, précédemment obtenue, entre la production de furfural et le degré résiduel de polymérisation du papier isolant, pour diagnostiquer le degré de détério- ration du papier isolant. Dans la présente invention, on détermine la quantité de furfural adsorbé sur le papier isolant d'un appareil électrique rempli d'huile en déter- minant la concentration, lors de l'équilibre, de furfural adsorbé sur le papier isolant en utilisant un réservoir de mesure contenant le papier isolant de l'appareil électrique rempli d'huile et son huile isolante et on détermine la quantité totale de furfural produit a partir du papier isolant en ajoutant à la quantité de furfural dissous dans l'huile isolante la quantité de furfural adsorbé sur le papier isolant, ce par quoi, on peut diagnos- tiquer la détérioration du papier isolant au moyen de la relation existant entre la quantité totale de furfural et le degré de polymérisation du papier isolant qui indique son degré de détérioration. La figure 1 estun graphe montrant une relation entre le nombre de jours de chauffage d'un réservoir de mesure et le pourcentage de furfural restant dans l'huile; et la figure 2 est un graphe montrant la relation entre le degré résiduel de polymérisation du papier isolant et la quantité de furfural produit. On décrit ci-dessous une réalisation de la présente invention en se référant aux dessins. On a placé dans un réservoir de mesure (non représenté) de l'huile isolante dans laquelle on avait dissous une quantité prédéterminée de furfural, ainsi que son papier isolant, puis on a chauffé à une température prédéterminée de 500 à 10000 C Puis, on a recueilli dans le réservoir de mesure, au cours du chauffage, une certaine portion de l'huile isolante et on a analysé la quantité de furfural par chromato- graphie en phase liquide. La figure 1 est un graphe montrant la relation entre la concentration de furfural subsistant dans l'huile isolante et les jours de chauffage en pour- centage de la concentration initiale en furfural, supposée valoir 100 % Sur la figure, les repères *, 0, à et x indiquent les résultats du chauffage à 100 C, 850 C, 70 C et 550 C, respectivement, pour une concentration initiale en furfural de 2 ppm (parties par million) et le repère à indique les résultats du chauffage à 85 C pour une concentration initiale en furfural de 20 ppm Comme on le voit sur la figure, la quantité de furfural dissous dans l'huile décroît du fait de l'adsorption sur le papier isolant Etant donné que le furfural est un produit intermédiaire obtenu au cours du processus de dété- rioration, on estime que le furfural n'a pas de stabi- lité thermique Au cours du chauffage à 1000, on a également mesuré les modifications de la quantité de furfural contenu dans l'huile isolante en fonction du temps Il en résulte que la quantité defarfural dissoute dans l'huile était sensiblement la même que la valeur initiale après que deux mois se soient écoulés, et l'on n'a pas détecté d'acide carboxylique a% substitution furanne, que produit l'oxydation du furfural On pense donc que les données relatives ò la convergence de la concentration du furfural a environ 15 % de la concentration initiale sont basées sur le phénomène provoqué par l'adsorption du furfural sur le papier isolant. Dans cette réalisation, on étudie le processus d'adsorption, sur le papier isolant, du furfural contenu dans l'huile isolante par la quantité de furfural subsistant dans l'huile On détermine donc l'équilibre de l'adsorption par le processus opposé au processus qui se produit dans un transformateur réel Au cours de cette recherche, le rapport entre l'huile isolante et le papier isolant a été équivalent à celui que l'on trouve dans le transformateur réel. La concentration constante après l'écoulement des jours de chauffage est la concentration lors de l'équilibre de l'adsorption On a trouvé que la quantité de furfural subsistant qui aboutit à la concentration lors de l'équilibre de l'adsorption ne dépend ni de la température ni de la concentration initiale mais converge aux environs de 15 %. C'est-à-dire que cette découverte montre que la concentration en furfural lors de l'équilibre de l'adsorption est d'environ 15 % de la concentration initiale On peut en déterminer la quantité totale de furfural produit en multipliant la quantité de furfural dissous dans l'huile par 6,7 ( 100/15 = 6,7). La figure 2 montre la relation existant entre la production du furfural et le degré résiduel de polymérisation du papier isolant Il existe une bonne corrélation entre la production du furfural et le degré de polymérisation du papier isolant, qui indique le degré de sa détérioration Pour diagnostiquer la détérioration du papier isolant utilisé dans un appareil électrique rempli d'huile, on détermine tout d'abord la quantité totale du furfural produit en ajoutant, à la quantité de furfural dissous dans l'huile isolante, la quantité de furfural adsorbé sur le papier isolant Puis, à partir de la quantité totale de furfural et de la quantité de papier isolant dans la portion de l'appareil électrique rempli d'huile qui se trouve à la température la plus élevée, on calcule la production de furfural par gramme de papier isolant Puis on détermine le degré résiduel de polymérisation à partir du graphe représenté sur la figure 2, ce qui permet de diagnostiquer le degré de détérioration du papier isolant Le procédé décrit ci-dessus permet de déterminer avec précision le degré de détérioration du papier isolant. REVENDICATIONS 1 Procédé pour diagnostiquer la détérioration du papier isolant dans un appareil électrique rempli d'huile, comprtant les étapes consistant à: déterminer la quantité de furfural adsorbé sur le papier isolant dans un appareil électrique rempli d'huile; déterminer la quantité totale de furfural en ajoutant à ladite quantité de furfural adsorbé la quantité de furfural dissous dans l'huile iso- lante; a partir de ladite quantité totale de fur- fural et de la quantité de papier isolant dans la portion dudit appareil électrique rempli d'huile qui se trouve à la température la plus élevée, cal- culer la productuion de furfural par gramme de papier isolant; et déterminer le degré résiduel de polyméri- sation dudit papier isolant à partir de la relation, précédemment obtenue, entre la production de furfural et le degré résiduel de polymérisation dudit papier isolant, de façon àdiagnostiquer le degré de détério- ration dudit papier isolant. 2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel on détermine ladite quantité totale de furfural à partir de la concentration, lors de l'équilibre, en furfural adsorbé sur ledit papier isolant, concen- tration obtenue par mesure des modifications, dans le temps, résultant du chauffage. 3 Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite concentration, lors de l'équilibre, en furfural adsorbé sur ledit papier isolant est d'environ 15 % de la concentration initiale.