CH678988A5 - - Google Patents

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CH678988A5
CH678988A5 CH1231/89A CH123189A CH678988A5 CH 678988 A5 CH678988 A5 CH 678988A5 CH 1231/89 A CH1231/89 A CH 1231/89A CH 123189 A CH123189 A CH 123189A CH 678988 A5 CH678988 A5 CH 678988A5
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CH
Switzerland
Prior art keywords
flame retardant
water
resin
temperature
weight loss
Prior art date
Application number
CH1231/89A
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French (fr)
Inventor
Brigitte Pidancet
Miguel Vazquez
Philippe Cordier
Original Assignee
France Transfo Sa
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/40Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes epoxy resins

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  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Description

5 5

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CH 678 988 A5 CH 678 988 A5

Description Description

L'invention a trait à l'amélioration de la tenue au feu des conducteurs électriques enrobés mis en service à chaud. The invention relates to improving the fire resistance of coated electrical conductors placed in hot service.

Elle s'applique en particulier aux transformateurs secs de puissance ou de distribution, dont les températures de travail dépassent classiquement de plus d'une centaine de degrés centigrades la température ambiante(température de travail de l'ordre de 140-150°C généralement). Aussi, et pour des raisons de commodité uniquement, on se référera pour la suite de l'exposé à l'exemple des transformateurs précités. It applies in particular to dry power or distribution transformers, whose working temperatures conventionally exceed by more than a hundred degrees centigrade the ambient temperature (working temperature of the order of 140-150 ° C generally) . Also, and for convenience only, reference will be made for the rest of the description to the example of the aforementioned transformers.

Dans ce type de transformateurs, réservés habituellement à une gamme de tension allant dé 3 à 36 kV, le bobinage est noyé dans une résine synthétique isolante à propriétés diélectriques et présentant plusieurs millimètres d'épaisseur (de 2 à 5 mm par ex.) On rappelle, qu'outre sa fonction d'isolation électrique, la résine a un rôle de protection contre l'humidité et les poussières qui pourraient faire baisser la tension de claquage. Elle protège également les bobinages électriques contre un milieu ambiant pollué par des agents chimiques agressifs et joue un rôle important de tenue mécanique en assurant la fixité des spires entre-elles dans le bobinage. In this type of transformer, usually reserved for a voltage range from 3 to 36 kV, the winding is embedded in an insulating synthetic resin with dielectric properties and having several millimeters of thickness (from 2 to 5 mm, for example). recalls that, in addition to its function of electrical insulation, the resin has a role of protection against humidity and dust which could lower the breakdown voltage. It also protects the electrical windings against an ambient environment polluted by aggressive chemical agents and plays an important role of mechanical resistance by ensuring the fixity of the turns between them in the winding.

On sait néanmoins que, dans des conditions d'usage extrêmes accidentelles, ou à la suite d'une anomalie, les transformateurs peuvent brûler. L'étude de leur comportement au feu a permis de se rendre compte que, lorsque la résine d'enrobage brûle, elle continue souvent à brûler, même si l'incendie qui en est la cause a cessé, car, à partir d'une température critique qui lui est propre, la résine devient inflammable à l'air. However, we know that, under accidental extreme conditions of use, or following an anomaly, transformers can burn. The study of their fire behavior made it possible to realize that, when the coating resin burns, it often continues to burn, even if the fire which caused it has ceased, because, from a its own critical temperature, the resin becomes flammable in air.

Ä ce stade, quelques rappels concernant la constitution de ces résines peuvent s'avérer utiles pour ia suite. At this stage, a few reminders concerning the constitution of these resins may prove useful for the following.

Les enrobages actuels pour transformateurs secs sont des résines thermodurcissables, obtenues par chauffage d'un mélange initial composé d'une résine proprement-dite (un epoxyde généralement) et d'un durcisseur, tel que de l'anhydride. Un exemple classique est fourni par les dérivés diglycidiques éthers du bis-phénol A, plus couramment appelés DGEBA, et formés par réaction entre le bis-phénol A et l'hépîchlorohydrîne (voir l'USP 3 202 947 par ex.). Ces résines sont le plus souvent réticulées et rendues înfusibles et insolubles par addition d'amines et de polysulfures de basse masse moléculaire (résine ARALDITE®, par exemple). On trouve des exemples autres parmi les polyesters thermodurcissables. Les proportions pondérales sont classiquement de 50% pour la résine et de 50% pour le durcisseur. Current coatings for dry transformers are thermosetting resins, obtained by heating an initial mixture composed of a resin proper (generally an epoxide) and a hardener, such as anhydride. A classic example is provided by the diglycidyl ether derivatives of bis-phenol A, more commonly called DGEBA, and formed by reaction between bis-phenol A and hepichlorohydrin (see USP 3,202,947, for example). These resins are most often crosslinked and made insoluble and insoluble by the addition of amines and low molecular weight polysulphides (ARALDITE® resin, for example). Other examples are found among thermosetting polyesters. The weight proportions are conventionally 50% for the resin and 50% for the hardener.

Généralement, on utilise des résines chargées: la résine liquide de départ reçoit, avant l'addition du durcisseur, une charge, souvent minérale, par exemple de la farine de quartz (silice), ou de la laine de verre, dans des proportions pondérales qui sont de l'ordre de 3 de charge pour 1 de résine. On aura alors dans le mélange initial par exemple 20% de résine, 60% de silice et 20% de durcisseur. Generally, loaded resins are used: the starting liquid resin receives, before the addition of the hardener, a filler, often mineral, for example quartz flour (silica), or glass wool, in weight proportions which are of the order of 3 charges per 1 of resin. In the initial mixture, for example, there will be 20% resin, 60% silica and 20% hardener.

Cette charge a pour rôle d'améliorer le comportement thermomécanique et d'absorber une partie déjà de la chaleur de polymérisation de la résine, ce qui permet d'éviter la formation de fissures. Elle a également un rôle de renfort mécanique, car la résine non chargée peut rester de consistance molle à la température de fonctionnement des transformateurs. The role of this filler is to improve the thermomechanical behavior and to absorb part of the heat of polymerization of the resin already, which avoids the formation of cracks. It also has a role of mechanical reinforcement, because the uncharged resin can remain of soft consistency at the operating temperature of the transformers.

D'un autre côté, on utilise plutôt des élastomères, comme des résines de silicone, ou des résines polyesters, qui sont des thermoplastiques, dans le cas notamment d'enrobage de câblés ou de fils, afin de leur autoriser une certaine souplesse. Des exemples sont donnés par I'E.P.R (Ethylène-propylène-rub-ber, rE.V.A.(ËthyIène vinyl acetate), ou le Polyéthylène réticulé). On the other hand, rather elastomers are used, such as silicone resins, or polyester resins, which are thermoplastics, in the case in particular of coating cords or wires, in order to allow them a certain flexibility. Examples are given by E.P.R (Ethylene-propylene-rub-ber, rE.V.A. (Ethylene vinyl acetate), or crosslinked Polyethylene).

L'invention ne distingue pas selon le type de résine (thermodurcissable, thermoplastique ou élasto-mère), dans ia mesure où cette résine est un matériau isolant destiné à être utilisé «à chaud» et présente donc de ce fait un bon comportement thermo-mécanique aux températures de travail élevées indiquées auparavant. Aussi, par commodité de language, on appellera indifféremment résine d'enrobage ou «résine chargée» la matière constitutive de l'enrobage isolant final formée par le mélange: résine proprement-dite, charge de renfort (le cas échéant), et durcisseur éventuel (adjuvants habituels compris, tels qu'accélérateur, flexibilisateur, etc.). The invention does not differentiate according to the type of resin (thermosetting, thermoplastic or elastomer), ia insofar as this resin is an insulating material intended to be used "hot" and therefore therefore exhibits good thermosetting behavior. mechanical at the high working temperatures indicated above. Also, for convenience of language, we will indifferently call coating resin or "charged resin" the constituent material of the final insulating coating formed by the mixture: actual resin, reinforcing filler (if any), and possible hardener (usual additives included, such as accelerator, flexibilizer, etc.).

Le but de l'Invention est d'améliorer le comportement au feu des conducteurs électriques enrobés, notamment les enroulements des transformateurs secs, en accroissant, à leur température de service, la stabilité thermique de la résine d'enrobage ignifuge utilisée. The object of the invention is to improve the fire behavior of coated electrical conductors, in particular the windings of dry transformers, by increasing, at their operating temperature, the thermal stability of the flame retardant coating resin used.

A cet effet, l'invention a pour objet un enroulement électriques enrobés dans une résine isolante chargée contenant une substance ignifuge par formation d'eau quand la température s'élève, teile que de l'alumine hydratée, caractérisés en ce que une fraction de la charge, égale à au moins 20% du poids total de la résine d'enrobage, est constituée par ladite substance ignifuge, qui a été préalablement déshydratée partiellement d'une quantité telle qu'elle ne provoque pas de formation intempestive d'eau dans la résine tant que l'enroulement enrobé est en service dans ses conditions normales de température. To this end, the subject of the invention is an electrical winding coated in a charged insulating resin containing a flame retardant substance by the formation of water when the temperature rises, such as hydrated alumina, characterized in that a fraction of the charge, equal to at least 20% of the total weight of the coating resin, consists of said flame retardant substance, which has been partially dehydrated beforehand in an amount such that it does not cause untimely formation of water in the resin as long as the coated winding is in service under its normal temperature conditions.

L'invention a encore pour objet un procédé de préparation d'une résine isolante chargée de ce type pour l'enrobage d'enroulements électriques, selon la revendication 4. The invention also relates to a process for preparing an insulating resin charged with this type for the coating of electrical windings, according to claim 4.

Le rôle ignifugeant de l'alumine trihydratée, en tant qu'adjuvant aux résines d'enrobage pour câblés électriques ou pour transformateurs, est déjà connu, par exemple du document USP 3 202 947 déjà mentionné (et dont l'enseignement est incorporé ici par référence). Mais, jamais jusqu'ici, à la connaissance The flame-retardant role of alumina trihydrate, as an adjuvant to coating resins for electrical cables or for transformers, is already known, for example from the document USP 3 202 947 already mentioned (and the teaching of which is incorporated here by reference). But, never before, to the knowledge

2 2

5 5

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30 30

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CH 678 988 AS CH 678 988 AS

des inventeurs, on a pu mettre en lumière l'avantage que on pouvait paradoxalement attendre d'une meilleure stabilité thermique de la résine en déshydratant préalablement partiellement un tel adjuvant, alors qu'il agit comme ignifuge précisément en formant de l'eau. from the inventors, we have been able to highlight the advantage that we could paradoxically expect from better thermal stability of the resin by partially dehydrating such an adjuvant beforehand, while it acts as a flame retardant precisely by forming water.

L'invention sera bien comprise, et d'autres aspects et avantages apparaîtront plus clairement, au vu de la description détaillée qui suit, donnée en référence: The invention will be well understood, and other aspects and advantages will appear more clearly, in the light of the detailed description which follows, given with reference:

- aux tableaux I, II et III présentés dans le corps du texte et exprimant la bonne tenue au feu d'une résine d'enrobage selon l'invention; - Tables I, II and III presented in the body of the text and expressing the good resistance to fire of a coating resin according to the invention;

- au tableau IV, également présenté dans le corps de la description, et donnant les caractéristiques principales du profil du départ d'eau avec la montée en température pour un certain nombre de substances ignifuges; - in Table IV, also presented in the body of the description, and giving the main characteristics of the profile of the water departure with the rise in temperature for a certain number of flame retardants;

- aux fig. 1 et 2 montrant l'évolution dans te temps de la perte de poids de différentes substances ignifuges utilisables, par formation et élimination d'eau, résultant de leur instabilité «à chaud» lorsqu'on les chauffe à température constante. - in figs. 1 and 2 showing the evolution over time of the weight loss of various usable flame retardants, by formation and elimination of water, resulting from their "hot" instability when they are heated to constant temperature.

On reprend successivement les deux caractéristiques essentielles de l'invention énoncées auparavant: We successively take up the two essential characteristics of the invention set out above:

AJOUT EN QUANTITE SUFFISANTE D'UNE SUBSTANCE IGNIFUGEANTE PAR FORMATION D'EAU DUE A UNE INSTABILITE A CHAUD. ADDING A SUFFICIENT QUANTITY OF A FLAME RETARDANT BY FORMING WATER DUE TO HOT INSTABILITY.

La substance ignifuge ajoutés peut être de l'alumine hydratée AI2O3, nHgO avec n =1,2, ou 3 de ia magnésie bihydratée, du borate de zinc, ou tout autre matière connue pour ses propriétés d'autoextinguibili-té par élimination d'eau et, de préférence, capable en outre, tout comme la silice, de renforcer la résine. On pourra donner préférence à l'alumine trihydratée, qui s'est avérée être l'ignifuge le plus efficace, et qui, de surcroît, ne dégage pas, ou peu de fumée. The flame retardant added may be hydrated alumina AI2O3, nHgO with n = 1.2, or 3 of ia magnesia bihydrate, zinc borate, or any other material known for its self-extinguishing properties by elimination of water and preferably also capable, like silica, of reinforcing the resin. Preference may be given to alumina trihydrate, which has proven to be the most effective flame retardant, and which, moreover, produces little or no smoke.

La réaction de formation d'eau peut s'écrire: The water formation reaction can be written:

2 AI(OH)3 -» AI2O3 + 3 H2O 2 AI (OH) 3 - »AI2O3 + 3 H2O

La vitesse de cette réaction augmente dans le sens de la flèche avec là température, et son endother-mîcité retarde, voire empêche, l'atteinte du seuil d'allumage de la résine. The speed of this reaction increases in the direction of the arrow with the temperature, and its endotherm minimizes or even prevents the reaching of the ignition threshold of the resin.

On verra plus loin que cette vitesse n'évolue pas linéairement avec la température, mais qu'il se forme un pic de départ intense d'eau caractéristique de la substance, et dont un intérêt déterminant est qu'il apparaît à des températures situées précisément dans la zone de surchauffe à risque, donc en deçà de la température critique d'inflàmmibilité de la résine d'enrobage. We will see later that this speed does not evolve linearly with temperature, but that an intense starting peak of water is formed which is characteristic of the substance, and of which a decisive advantage is that it appears at precisely located temperatures in the overheating zone at risk, therefore below the critical inflammability temperature of the coating resin.

L'AI(OH)3 peut être aisément mélangé à la charge minérale de départ, puisqu'ils se présentent, tous deux, sous forme de matière solide en poudre ou de grains fins. AI (OH) 3 can be easily mixed with the starting mineral filler, since they are both in the form of solid powder or fine grains.

Au lieu de 60% en poids de SÌO2 dans la résine finale, on y substitue, pour majeure part, de la substance ignifuge. On réalise ainsi, par exemple, un mélange représentant 50% d'AI(OH)3 et 10% seulement de S1O2. L'expérience a cependant montré que l'on pouvait baisser la quantité d'AI(OH)3 jusqu'à 25% (donc 35% de SÌO2), sans nuire de façon significative aux qualités de bonne tenue au feu de l'enrobage, dues à ia présence de la substance ignifuge. Instead of 60% by weight of SÌO2 in the final resin, it is replaced, for the most part, with the flame retardant substance. This produces, for example, a mixture representing 50% of AI (OH) 3 and only 10% of S1O2. However, experience has shown that the amount of AI (OH) 3 can be reduced to 25% (therefore 35% of SÌO2), without significantly affecting the qualities of good resistance to fire of the coating. , due to the presence of the flame retardant.

Ces valeurs, établies pour une charge initiale de 60% en poids peuvent bien entendu être modifiées si cette proportion varie. These values, established for an initial load of 60% by weight, can of course be modified if this proportion varies.

Les tableaux I, Il et III ci-après fournissent des indications et des résultats chiffrés d'essais réalisés en laboratoire sur un transformateur sec, montrant l'effet de substances ignifuges (ici AI(OH)3 et Borate de Zinc) sur les valeurs de paramètres reconnus comme représentatifs de la tenue au feu des matériaux et en particulier des résines d'enrobage des enroulements des transformateurs secs, à savoir l'Indice d'Oxygène, la Vitesse de Combustion et le Pouvoir Calorifique Supérieur. Tables I, II and III below provide indications and quantified results of laboratory tests carried out on a dry transformer, showing the effect of flame retardants (here AI (OH) 3 and Zinc Borate) on the values parameters recognized as representative of the fire resistance of materials and in particular of the coating resins of the windings of dry transformers, namely the Oxygen Index, the Combustion Speed and the Higher Calorific Power.

3 3

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

RR RR

CH678 988 A5 CH678 988 A5

Tableau 1: Table 1:

Indicesd'Oxygène (LO.) Oxygen Indices (LO.)

Température de mesure Measuring temperature

20°C 20 ° C

80°C • 80 ° C •

150°C 150 ° C

200°C . 200 ° C.

Indica d!02 (I.O.) minimal imposé Indica d! 02 (I.O.) minimum imposed

30 30

27 27

23,5 23.5

21 21

Alumine Tri-Hydraté. Alumina Tri-Hydrated.

Taux de charge total 70% Total charge rate 70%

70% de S1O2 70% of S1O2

-30 -30

-28 -28

-24 -24

-19 -19

20%deSiÓ2et 50% d'AI(OH)3 20% of SiÓ2 and 50% of AI (OH) 3

-39 -39

-37 -37

-32 -32

-31 -31

Taux de charge total 60% Total charge rate 60%

60% de S1O2 60% of S1O2

. -26 . -26

/ /

l l

/ /

50%deSi02ét 10% d'Ai (OH)3 50% of Si02 and 10% of Ai (OH) 3

-25 -25

/ /

/ /

/ /

40%deSi02et 20%d'AI(OH)3 40% Si02 and 20% AI (OH) 3

-27 -27

/ /

/ /

l l

35%deSi02et 25%d'Al(0H)3 35% of Si02 and 25% of Al (0H) 3

-30 -30

-28 -28

-25 -25

-20 -20

25% de SÌO2 et 35%d'Al(OH)3 25% SÌO2 and 35% Al (OH) 3

28-31 28-31

28-31 28-31

24-27 24-27

19-22 19-22

20%deSi02et 40%d'AI(OH)3 20% Si02 and 40% AI (OH) 3

30-33 30-33

29-33 29-33

25-28 25-28

23-24 23-24

10%deSi02et 50% d'AI(OH)3 10% Si02 and 50% AI (OH) 3

32-35 32-35

30-32 30-32

27-29 27-29

24-26 ' 24-26 '

Borate de Zinc Zinc Borate

Taux de charge total 65% Total charge rate 65%

10%deSi02et . 55% de Borate . 10% of Si02 and. 55% Borate.

-32.5 -32.5

pas de valeurs no values

Taux de charge total 60% Total charge rate 60%

10%deSiQ2et 50% de Borate 10% SiQ2 and 50% Borate

-30.3 -30.3

pas de valeurs no values

60% de Borate 60% Borate

-33.6 -33.6

pas de valeurs no values

La matière d'enrobage a été préparée de la manière suivante: la charge minérale (ici de la silice), après avoir été mélangée à la substance ignifuge en quantité adéquate, a été malaxée, pour moitié, avec la résine liquide (résine époxydique commercialisée par la firme Suisse CIBA-GEIGY sous la dénomination «ARALDITE CY 225») et, pour l'autre moitié, avec le durcisseur, également à l'état liquide (anhydride commercialisé par la firme précitée sous la dénomination «DURCISSEUR HY 227»). Les deux mélanges ont ensuite été réunis et le tout a été malaxé, puis mis au four (80 à 150°C) pour prise en masse. The coating material was prepared in the following manner: the mineral filler (here silica), after having been mixed with the flame retardant in an adequate amount, was kneaded, for half, with the liquid resin (epoxy resin marketed by the Swiss company CIBA-GEIGY under the name "ARALDITE CY 225") and, for the other half, with the hardener, also in the liquid state (anhydride marketed by the aforementioned company under the name "DURCISSEUR HY 227") . The two mixtures were then combined and the whole was kneaded, then put in the oven (80 to 150 ° C) for solidification.

Pour ces essais, les méthodes de mesure ont été conformes aux normes UTE NF T51-071 à 20°C et For these tests, the measurement methods complied with UTE NF T51-071 standards at 20 ° C and

EDF HN20 M40 à 80,150 et 200°C. EDF HN20 M40 at 80,150 and 200 ° C.

Rq- Rq-

— Les fourchettes de valeurs traduisent le fait que l'i.O. mesuré dépendait, dans ce cas, de l'origine de l'Alumine du commerce qui a été utilisée. - The ranges of values reflect the fact that the I.O. measured in this case depended on the origin of the commercial alumina that was used.

- Les cases marquées d'un «/» traduisent des mesures jugées inutiles. Les valeurs correspondantes, compte tenu de celle obtenue à 20°C, sont d'emblée non-acceptables, car trop en deçà de l't.O. minimal imposé. - The boxes marked with a “/” reflect measures deemed unnecessary. The corresponding values, taking into account that obtained at 20 ° C, are immediately unacceptable, because too much below the t.O. minimum imposed.

On volt immédiatement que pour une charge totale de 60% la teneur minimale d'AI(OH) 3 à respecter est de 20-25%. En deçà les valeurs minimales imposées à l'Indice d'02 ne sont plus efficacement assurées. Des mesures complémentaires, non consignées ici, ont permis de montrer, qu'avec une charge globale de 70% en poids (1re partie du tableau), la valeur seuil d'AI(OH)3 descend à 20%. On observe également, qu'en ce qui concerne le Borate de Zinc, le seuil minimal est bien plus élevé: 50% en poids au minimum, ce qui traduit, comme on le savait, une efficacité plus grande de l'Alumine trihydratée. It is immediately known that for a total charge of 60% the minimum content of AI (OH) 3 to be respected is 20-25%. Below the minimum values imposed on the O2 Index are no longer effectively insured. Additional measurements, not recorded here, have made it possible to show that, with an overall load of 70% by weight (1st part of the table), the threshold value of AI (OH) 3 drops to 20%. We also observe that, as far as Zinc Borate is concerned, the minimum threshold is much higher: 50% by weight at least, which translates, as we knew, to a greater efficiency of Alumina trihydrate.

Les Vitesses de Combustion consignées dans le tableau II ci-après ont été mesurées dans l'appareil utilisé pour la détermination d'Indices d'Oxygène sur des éprouvettes en forme de plaquettes allongées, de 100 mm de long, 6.5 mm de large et de 4 mm d'épaisseur. Les éprouvettes comportent deux repères à ia suite l'un de l'autre selon la longueur, le premier étant situé à 10 mm d'une extrémité, le second à 60 mm. On note, à la température ambiante, le temps de combustion de l'éprouvette entre les deux repères et on en déduit la Vitesse moyenne de Combustion (en mm/s) en fonction du taux d'oxygène dans un mélange comburant d'Oxygène et d'azote. The Combustion Speeds recorded in Table II below were measured in the apparatus used for the determination of Oxygen Indices on specimens in the form of elongated platelets, 100 mm long, 6.5 mm wide and 4 mm thick. The test pieces have two marks following one another along the length, the first being located 10 mm from one end, the second at 60 mm. The combustion time of the test piece between the two marks is noted at room temperature and the average combustion speed (in mm / s) is deduced therefrom as a function of the rate of oxygen in an oxidizing oxygen mixture and nitrogen.

4 4

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

CH678 988 A5 CH678 988 A5

Tableau II: Table II:

Vitesses de Combustion. Combustion speeds.

Tauxd'02 02 rate

35% 35%

40% 40%

45% 45%

50% 50%

60% 60%

Vitesse de Combustion maximale autoriseé (en mm/s) Maximum Authorized Combustion Speed (in mm / s)

0.15 0.15

0.30 0.30

0.45 0.45

0.6 0.6

0.9 0.9

Alumine Tri-Hydratée Tri-Hydrated Alumina

Taux de charge total 70% Total charge rate 70%

70% de SÌO2 70% SÌO2

0.28 0.28

0.37 0.37

0.47 0.47

0.58 0.58

1.05 1.05

20%deSi02+ 50%d'AI(OH)3 20% Si02 + 50% AI (OH) 3

0.06 0.06

0.10 0.10

0.13 0.13

0.19 0.19

0.25 0.25

Taux de charge total .60% Total charge rate .60%

60%deSiÛ2 60% of Si02

-0.35 -0.35

- 0.50 - 0.50

— 0.60 - 0.60

-0,75 -0.75

-1.0 -1.0

50% de SiCbf tÖ%d'AI(OH)3 50% SiCbf tÖ% AI (OH) 3

-0.35 -0.35

-0.45 -0.45

-0.60 -0.60

-0.75 -0.75

-1.0 -1.0

40% de sìo2 + 20%d'AI(OH)3 40% sìo2 + 20% AI (OH) 3

-0.20 -0.20

"0.35 "0.35

-0.45 -0.45

-0.55 -0.55

-1.0 . -1.0.

35% de SÌO2+ 25%d'AI(OH)3 35% SÌO2 + 25% AI (OH) 3

-0,18 -0.18

-0.28 -0.28

-0.38 -0.38

-0.49 -0.49

-0.95. -0.95.

25% de SÌO2+ 35%d'AI(ÓH)3 25% SÌO2 + 35% AI (ÓH) 3

0.14-0.17 0.14-0.17

0.20-0.23 0.20-0.23

0.27-0.30 0.27-0.30

0.34-0.37 . 0.34-0.37.

0.56-0.59 • ' 0.56-0.59 • '

20% de sìo2+ 40% d'AI(OH)a • 20% of sìo2 + 40% of AI (OH) a •

0.13-0.16 0.13-0.16

0.19-0.20 0.19-0.20

0.24-0.27 0.24-0.27

0.30-0.35 0.30-0.35

0.48-0£6 0.48-0 £ 6

10%deSI02+ 50%d'AI(OH)3 10% deSI02 + 50% AI (OH) 3

0.07-0.10 0.07-0.10

0.14-0.16 0.14-0.16

0.20-. 0.23 0.20-. 0.23

0.26-0.29 0.26-0.29

0.37-0.40 0.37-0.40

Borate de Zinc Zinc Borate

Taux de charge total 65% Total charge rate 65%

10% deSi02 + 55% dé Borate 10% of Si02 + 55% of Borate

-0.16 -0.16

-0.21 -0.21

-.0.30 -.0.30

-0.8 -0.8

Taux de charge total 60% Total charge rate 60%

10%deSi02 + 50% de Borate 10% of Si02 + 50% of Borate

~0.25 ~ 0.25

-0.43 -0.43

-0.65 -0.65

-0.98 -0.98

60% de Borate 60% Borate

-0.25 -0.25

-0.31 -0.31

- 0.52 - 0.52

-0.96 -0.96

Rq. les indications de couples de valeurs ont même signification que dans le tableau précédent. Rq. the indications of pairs of values have the same meaning as in the previous table.

Comme on peut aisément le constater, les valeurs données dans le Tableau II corroborent celles du tableau I en montrant que, à l'égard du critère «Vitesse de combustion» également, la valeur «plancher» à respecter pour la quantité d'AI(OH)3 dans le mélange de départ est sensiblement de 25% en poids (un peu moins de 50% pour le Borate). As can easily be seen, the values given in Table II corroborate those in Table I by showing that, with regard to the criterion “Burning speed” also, the “floor” value to be respected for the quantity of AI ( OH) 3 in the starting mixture is substantially 25% by weight (slightly less than 50% for Borate).

Ces conclusions demeurent entièrement valides au vu du tableau III ci-dessous consignant les résultats de la série d'essais effectués sur le 3ème paramètre retenu, le Pouvoir Calorifique Supérieur (P.C.S.). Comme on pourra le constater, la valeur maximale admise de 11 MJ par kg de matière n'est jamais dépassée. These conclusions remain entirely valid in light of Table III below, recording the results of the series of tests carried out on the 3rd parameter retained, the Higher Calorific Power (P.C.S.). As will be seen, the maximum allowable value of 11 MJ per kg of material is never exceeded.

Tableau III: Table III:

Pouvoir Calorifique Supérieur (P.C.S.) Higher Calorific Power (P.C.S.)

(Méthode d'essai: calorimétrie adiabatîque selon ia norme UTE NF M 03-005.) (Test method: adiabatic calorimetry according to the UTE NF M 03-005 standard.)

Taux de charge total: 70% Total charge rate: 70%

Taux dé chargé total: 60% Total charge rate: 60%

Alumine tri-hydraté Tri-hydrated alumina

70% sìq2 20% SÌQ2+ 70% sìq2 20% SÌQ2 +

60% sìo2 60% so2

40% sìo2+ 40% sìo2 +

35%SiÔ2 + 35% SiÔ2 +

25%SiQ2 + 25% SiQ2 +

10%SiQ2 + 10% SiQ2 +

50% Al 50% Al

10% Al. 10% Al.

25% Al.. 25% Al ..

35% ai: 35% ai:

50% Al.. 50% Al ..

-8 -7 -8 -7

-11 -11

-11 -11

-11 -11

-11 -11

-11 -11

Borate de zinc Zinc borate

10% SÌO2+55% Bor. 10% SÌO2 + 55% Bor.

10% SÌO2+50% de Borate 10% SÌO2 + 50% Borate

60% de Borate 60% Borate

-10 -10

-11 -11

-11 -11

On voit donc clairement apparaître sur ces tableaux l'influence sur la tenue au feu de l'ajout à la résine de départ, dans des proportions adéquates, d'une matière ignifugeante par formation et élimination d'eau, conformément à l'invention. It is therefore clear to see clearly on these tables the influence on the fire resistance of the addition to the starting resin, in adequate proportions, of a flame retardant material by formation and elimination of water, in accordance with the invention.

5 5

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

CH678 988 A5 CH678 988 A5

Ces résultats traduisent une forte libération d'eau de la part de la résine d'enrobage, lorsque celle-ci atteint des températures anormalement élevées. Un tel phénomène agit en absorbeur de chaleur autocontrôlé, qui retarde et freine la combustion de la résine chargée, et confère à celle-ci le caractère d'auto-extinguibilité recherché. These results reflect a strong release of water from the coating resin, when the latter reaches abnormally high temperatures. Such a phenomenon acts as a self-controlled heat absorber, which delays and slows down the combustion of the charged resin, and gives it the desired self-extinguishing character.

Bien entendu, une formation abondante de molécules d'eau au sein même de la masse n'est pas sans conséquences sur la qualité de la résine d'enrobage. Celle-ci se dégrade au cours d'un tel processus et, généralement, ne peut plus être réutilisée pour la suite. Le transformateur doit alors être remplacé ou re-conditionné. Of course, an abundant formation of water molecules within the mass itself is not without consequences for the quality of the coating resin. This degrades during such a process and, generally, can no longer be reused for the future. The transformer must then be replaced or reconditioned.

La perte en poids de la substance ignifugeante au cours de la montée en température est un bon indicateur de sa capacité à former de l'eau. On notera, comme le montrent les spécifications des fournisseurs, que, dans le cas de l'Ai (OH)3, la perte de poids est déjà proche de 30% à 300°C. Elle s'opère d'ailleurs praiiquement uniquement à cette température sous la forme d'un pic étroit et de grande amplitude, ce qui témoigne de la vivacité et de l'intensité du phénomène, lorsque ce niveau de température, caractéristique de l'agent ignifuge utilisé, est atteint. The loss in weight of the flame retardant during the rise in temperature is a good indicator of its capacity to form water. It will be noted, as the specifications of the suppliers show, that, in the case of Al (OH) 3, the weight loss is already close to 30% at 300 ° C. It also takes place practically only at this temperature in the form of a narrow peak and of large amplitude, which testifies to the liveliness and intensity of the phenomenon, when this level of temperature, characteristic of the agent flame retardant used, is reached.

Ceci se vérifie quelle que soit la variété d'alumine trihydratée du commerce utilisée, comme le montre plus précisément le tableau IV ci-après. This is true regardless of the variety of commercial alumina trihydrate used, as shown more precisely in Table IV below.

Ce tableau de valeurs est donné à simple titre d'information, à partir des indications des fournisseurs de PAI(0H)3 vendue sous la dénomination «ALCOA» selon des variétés, dont les références commerciales sont reprises dans les colonnes du tableau pour les identifier. This table of values is given for information only, based on the indications of the suppliers of PAI (0H) 3 sold under the name "ALCOA" according to varieties, the commercial references of which are given in the columns of the table to identify them. .

Tableau IV: Table IV:

Analyse des pics endcrthermiques de formation d'eau Analysis of endcrthermal peaks of water formation

(jes montées en température ont été opérées de 25 à 600°C sous une progression constante' de ° 10°C/min.) (The temperature rises were carried out from 25 to 600 ° C under a constant progression of ° 10 ° C / min.)

.MIS .MIS

S65/4Q S65 / 4Q

C31 C31

M6 M6

M15S M15S

S65/15Ö S65 / 15Ö

MEDIUM SODA MEDIUM SODA

Temp. début du pic (°C) Temp. start of peak (° C)

196 196

205 205

216 216

180 180

195 195

188 188

197 197

Temp.findu pîc (°C)' Temperature of the room (° C) '

372 372

385 385

353 353

382 382

355 355

370 370

353 353

Temp. max du pio (°C) Temp. max pio (° C)

316 316

312 312

314 314

314 314

311 311

309 309

312 312

AH du pic. (en kJ/g) AH of the peak. (in kJ / g)

1.03 1.03

1.01 1.01

1.07 1.07

1.06 1.06

1.03 1.03

1.0 1.0

1.02 1.02

Pour que les effets attendus par le type de substance ignifuge préconisée par l'invention soient pleinement satisfaisants, il faut, non seulement que le pic de départ intense d'eau se développe à des températures adéquates, c'est à dire entre le point de fonctionnement normal à chaud et celui où l'enrobage peut s'enflammer, mais encore qu'une formation d'eau ne se réalise véritablement qu'en cas de surchauffe anormale. Autrement-dit, il convient d'éviter tout risque de dégradation prématurée de ta résine d'enrobage qui pourrait être occasionnée par une formation intempestive d'eau depuis la température ambiante jusqu'à celle du fonctionnement normal à chaud du transformateur. For the effects expected by the type of flame retardant recommended by the invention to be fully satisfactory, it is not only necessary that the intense starting peak of water develops at adequate temperatures, that is to say between the point of normal hot operation and that where the coating can ignite, but still that a formation of water is not really carried out except in the event of abnormal overheating. In other words, it is necessary to avoid any risk of premature degradation of your coating resin which could be caused by untimely formation of water from ambient temperature to that of normal hot operation of the transformer.

C'est cette difficulté qui est résolue par la seconde caractéristique principale de l'invention, à savoir, un prévieillissement modéré de la résine, comme on va le voir plus en détails ci-après: It is this difficulty which is resolved by the second main characteristic of the invention, namely, moderate pre-aging of the resin, as will be seen in more detail below:

2) DESHYDRATATIQM PARTIELLE PREALABLE DE LA QUANTITE DE SUBSTANCE IGNIFUGE AJOUTEE 2) PRE-PARTIAL DEHYDRATATIQM OF THE QUANTITY OF ADDED FIREPROOF SUBSTANCE

Il s'agit ici de provoquer une déshydratation préalable pour éviter qu'elle se produise ultérieurement dans le transformateur. Mais, cette déshydratation ne doit être que partielle, puisqu'on la recherche par ailleurs à haute température, quand le transformateur chauffe anormalement et que des risques d'inflammation sont à craindre. This is to cause a prior dehydration to prevent it from occurring later in the transformer. However, this dehydration should only be partial, since it is also sought at high temperature, when the transformer heats up abnormally and there is a risk of ignition.

Cette déshydratation peut avantageusement s'opérer par chauffage préalable de l'AI(OH)3. L'objectif à atteindre est, non pas une élimination totale de l'eau susceptible de se former dans une gamme de températures allant de l'ambrante à (a température de fonctionnement «à chaud» du transformateur (et que l'on appellera de façon imagée «eau volatile» pour marquer le fait qu'elle doit partir à basse température), mais une élimination suffisante afin que l'eau «volatile» résiduelle soit présente en trop faible quantité pour conduire à une dégradation de la résine. On a pu observer, en effet, que, lorsque l'alumine trihydratée n'avait pas été préchauffée avant d'être ajoutée à la charge minérale, des éclatements de la résine enrobant tes bobinages électriques de transformateurs d'essais intervenaient à la température de fonctionnement, qui obligaient à la mise au rebut de ces derniers. This dehydration can advantageously take place by prior heating of the AI (OH) 3. The objective to be achieved is, not a total elimination of the water likely to form in a range of temperatures from amber to (a "hot" operating temperature of the transformer (and which will be called pictorial way “volatile water” to mark the fact that it must leave at low temperature), but a sufficient elimination so that the residual “volatile” water is present in too small quantity to lead to a degradation of the resin. could observe, in fact, that, when the alumina trihydrate had not been preheated before being added to the mineral filler, bursts of the resin coating your electrical windings of test transformers intervened at operating temperature, which forced them to be scrapped.

Une façon commode de parvenir à réaliser la déshydratation partielle de la substance ignifuge par préchauffage est de considérer sa courbe de perte de poids en fonction du temps. Pour une substance utilisée pour la première fois, on pourra avantageusement procéder en deux étapes: A convenient way to achieve partial dehydration of the flame retardant by preheating is to consider its weight loss curve over time. For a substance used for the first time, it is advantageous to proceed in two stages:

6 6

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

CH678 988 A5 CH678 988 A5

- Une première, sur échantillon d'analyse, destinée à déterminer ia quantité d'eau qui s'élimine lors d'un séjour prolongé à température constante, qui est celle (ou voisine de celle) du fonctionnement normal à chaud du transformateur; - A first, on an analysis sample, intended to determine the amount of water which is eliminated during an extended stay at constant temperature, which is that (or close to that) of normal hot operation of the transformer;

- Une seconde étape, de traitement cette fois de la totalité de la matière, consistant à la chauffer à relativement haute température afin d'atteindre rapidement, donc dans des conditions industrielles, une perte de poids correspondant à la valeur d'élimination d'eau déterminée dans la phase précédente. - A second step, this time processing all of the material, consisting of heating it to a relatively high temperature in order to quickly reach, therefore under industrial conditions, a weight loss corresponding to the water elimination value determined in the previous phase.

Bien entendu, cette seconde étape sera répétée à chaque préparation de résine, alors que la première n'est réellement nécessaire qu'une seule fois pour caractériser un type de substance ignifuge que l'on avait jamais utilisée auparavant. Of course, this second step will be repeated with each resin preparation, while the first is only really necessary once to characterize a type of flame retardant that has never been used before.

Les courbes des fig. 1 et 2 illustrent bien cette première phase d'étude sur échantillons en montrant l'allure, à certaines valeurs de température, de l'évolution de la perte de poids en fonction du temps pour certaines valeurs de la température. Les courbes sont paramétrées sur certaines des variétés d'Alumine trihydratée «ALCOA» du Tableau IV repérées par leur références commerciales à l'extrémité droite de chaque courbe. Trois valeurs de température ont été considérées: 140, 160 et 180°C afin de bien couvrir les conditions de marche habituelle «à chaud» des transformateurs. Pour éviter des surcharges inutiles, les trois familles correspondantes de courbes ont été séparées sur les deux figures: la fig. 1 regroupe les familles à 140°C (traits discontinus) et 160°C (trait plein); la famille à 180°C apparaît seule en trait plein sur la fig. 2. The curves of fig. 1 and 2 illustrate this first phase of study on samples by showing the trend, at certain temperature values, of the evolution of weight loss as a function of time for certain temperature values. The curves are set on some of the varieties of Alumina trihydrate "ALCOA" in Table IV identified by their commercial references at the right end of each curve. Three temperature values were considered: 140, 160 and 180 ° C in order to properly cover the usual "hot" operating conditions of the transformers. To avoid unnecessary overloading, the three corresponding families of curves have been separated in the two figures: FIG. 1 groups families at 140 ° C (broken lines) and 160 ° C (solid line); the family at 180 ° C. appears alone in solid lines in FIG. 2.

Comme on le voit, toutes ces courbes sont avantageusement d'allure générale logarithmique avec une croissance très rapide au début, suivie d'un palier légèrement incliné sur l'horizontale, ce palier étant d'autant plus tôt atteint que la température de travail est élevée. Ainsi à 180°C (fig. 2), la majeure part de l'eau «volatile« (80% environ) est déjà formée au bout de 140 h seulement, sur les plus de 700 h de durée totale des tests. La perte de poids s'échelonne alors entre 5,3% et 2,5% environ, selon le type d'alumine. As we can see, all these curves are advantageously of general logarithmic appearance with a very rapid growth at the beginning, followed by a level slightly inclined on the horizontal, this level being all the sooner reached when the working temperature is high. Thus at 180 ° C (fig. 2), most of the “volatile” water (around 80%) is already formed after only 140 h, over the more than 700 h of total duration of the tests. The weight loss then ranges between 5.3% and 2.5% approximately, depending on the type of alumina.

On vérifie l'existence et la stabilité des paliers en testant des Alumines préalablement chauffées à plus haute température. Des tests ont ainsi été faits sur deux échantillons de la variété «Ml 5» maintenus pendant 18 h, l'un à 180°C l'autre à 200°C. Les résultats apparaissent sur la fig. 1 sous la forme de deux droites (A) et (B) ayant des ordonnées à l'origine de 1.6% et 4.2% de perte de poids pour 180 et 200°C respectivement. On constate leur quasi-horizontalité, ce qui reflète bien l'insensibilité des échantillons à un second chauffage à plus basse température, en raison du fait que la quasi-totalité de leur «eau volatile» à 140° ou à 160°C a effectivement été éliminée au cours du premier chauffage. The existence and the stability of the bearings are verified by testing aluminas previously heated to a higher temperature. Tests were thus carried out on two samples of the variety "Ml 5" maintained for 18 h, one at 180 ° C the other at 200 ° C. The results appear in fig. 1 in the form of two straight lines (A) and (B) having ordinates of origin of 1.6% and 4.2% of weight loss for 180 and 200 ° C respectively. One notes their quasi-horizontality, which reflects the insensitivity of the samples to a second heating at a lower temperature, due to the fact that almost all of their “volatile water” at 140 ° or 160 ° C has actually was eliminated during the first heating.

On observe, par ailleurs, sur la fig. 2, qu'au bout de 18 h à 180°C, un échantillon «M15« se trouve à peine à mi-hauteur de sa courbe de croissance rapide de perte de poids par élimination d'eau. We also observe in fig. 2, that at the end of 18 h at 180 ° C., a sample “M15” is barely halfway up its rapid growth curve for weight loss by elimination of water.

On aura immédiatement compris que ces courbes ont une allure caractéristique favorable qui permet de déduire très aisément le degré de déshydratation partielle préalable auquel on doit parvenir. On pourra ainsi, par exemple, choisir comme critère, le début du palier et retenir comme proportion d'eau «volatile» à éliminer, la valeur donnée par l'ordonnée de ce début de palier. It will be immediately understood that these curves have a favorable characteristic appearance which makes it possible to deduce very easily the degree of prior partial dehydration which must be achieved. We can thus, for example, choose as a criterion, the start of the plateau and retain as the proportion of “volatile” water to be eliminated, the value given by the ordinate of this start of the plateau.

Ainsi, les figures montrent que, pour la variété «S65/40» on pourra retenir 2.5% de perte en poids, pour une température de fonctionnement du transformateur de 140°C, de 4% à 160°C et de 5.5% à 180°C. Thus, the figures show that for the variety "S65 / 40" we can retain 2.5% weight loss, for a transformer operating temperature of 140 ° C, 4% at 160 ° C and 5.5% at 180 ° C.

De même, la variété »M15» s'accommodera d'une perte en poids préalable de 2% pour un fonctionnement du transformateur à 160°C et de 3.5% à 180°C. Likewise, the variety "M15" will accommodate a prior weight loss of 2% for operation of the transformer at 160 ° C and 3.5% at 180 ° C.

A 140°C, la courbe de cette variété a une allure moins typée. On notera, toutefois, que la valeur de 0.7% obtenue au bout de 500 h environ pourra parfaitement convenir. At 140 ° C, the curve of this variety has a less typical appearance. It should be noted, however, that the value of 0.7% obtained after approximately 500 h may be perfectly suitable.

Pour fixer les idées, on peut donc dire globalement que la perte en poids préalable à viser s'échelionne entre 0.5% et 10% environ pour l'ensemble des substances ignifuges retenues pour la mise en œuvre de l'invention. To fix the ideas, it can therefore be said overall that the weight loss prior to targeting ranges between 0.5% and 10% approximately for all the flame retardants selected for the implementation of the invention.

Le passage ensuite à la phase industrielle consiste simplement à déshydrater en conséquence la masse de substance ignifuge par des techniques de chauffage rapide au four, avec surveillance de la perte de poids, par exemple par gravimétrie à l'aide d'une balance automatique dont le plateau est placé dans l'enceinte du four. The transition then to the industrial phase consists simply in dehydrating the mass of flame retardant substance accordingly by rapid heating techniques in the oven, with monitoring of the weight loss, for example by gravimetry using an automatic balance, the tray is placed in the oven enclosure.

A titre d'information, dans le cas d'Alumines de type «M15», la perte de poids de 3,5%, recherché pour un fonctionnement du transformateur à 180°C, a pu être atteint au terme de 6 heures de chauffage seulement à 200°C. For information, in the case of "M15" type aluminas, the weight loss of 3.5%, sought for operating the transformer at 180 ° C, could be achieved after 6 hours of heating only at 200 ° C.

Cette opération de chauffage sera bien entendu d'autant plus rapide que la température de chauffe sera élevée. Toutefois, pour des raisons évidentes de préservation d'un fort potentiel de formation d'eau, nécessaire en cas de surchauffe anormale, on prendra soin de ne pas dépasser de beaucoup, et de préférence de rester dessous, la température de début du pic d'élimination intense d'eau caractéristique de la substance ignifuge utilisée et dont quelques valeurs sont consignées dans le tableau IV ci-avant. This heating operation will of course be all the more rapid the higher the heating temperature. However, for obvious reasons of preservation of a high potential for water formation, necessary in the event of abnormal overheating, care will be taken not to exceed much, and preferably to remain below, the temperature at the start of the peak d intense removal of water characteristic of the flame retardant used and some values of which are given in table IV above.

Si l'on ne souhaite pas devoir opérer par gravimétrie, en raison notamment de quantités trop importantes de matière qui pourraient être éventuellement à traiter, on aura avantage à procéder par une étape intermédiaire permettant de traduire la perte de poids visée en une durée de chauffage. Ceci pourra se faire à l'aide d'un second échantillon de mesure de la substance ignifuge concernée, dont on connaît la proportion pondérale d'eau à éliminer et que l'on soumet à un chauffage rapide à une température élevée déterminée. Ce chauffage s'opérera avec une pesée en continu de l'échantillon afin de pouvoir If one does not wish to have to operate by gravimetry, in particular because of too large quantities of material which could possibly be to be treated, it will be advantageous to proceed by an intermediate stage making it possible to translate the targeted weight loss into a heating period . This can be done using a second measurement sample of the flame retardant concerned, of which the weight proportion of water to be removed is known and which is subjected to rapid heating at a determined high temperature. This heating will operate with a continuous weighing of the sample in order to be able to

7 7

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

CH 678 988 A5 CH 678 988 A5

mesurer le temps nécessaire pour parvenir à une perte de poids correspondant à la proportion connue d'eau à éliminer. La valeur de la mesure définit la durée de l'opération de chauffage, à une température rigoureusement identique à celle de l'opération intermédiaire ci-dessus, à laquelle on soumettra la masse de substance ignifuge devant être traitée. measure the time required to achieve a weight loss corresponding to the known proportion of water to be eliminated. The value of the measurement defines the duration of the heating operation, at a temperature strictly identical to that of the above intermediate operation, to which the mass of flame retardant substance to be treated will be subjected.

Au besoin, on pourra s'assurer de la bonne exécution de l'opération en déterminant par gravimétrie à température élevée, 12Q0°C par exemple, la teneur en eau restante d'un échantillon prélevé à cet effet à la masse de substance ignifuge traitée. Par comparaison avec la teneur en eau totale initiale (habituellement de l'ordre de 20 à 35% en poids environ) que l'on aura déterminé auparavant de façon analogue sur un échantillon de référence, on en déduit que la quantité d'eau «volatile» effectivement éliminée est bien conforme à celle visée. If necessary, it will be possible to ensure the proper execution of the operation by determining by gravimetry at high temperature, for example 12 ° C., the remaining water content of a sample taken for this purpose from the mass of treated flame retardant . By comparison with the initial total water content (usually of the order of about 20 to 35% by weight) which has previously been determined analogously on a reference sample, it is deduced therefrom that the quantity of water " volatile ”effectively eliminated is in line with that intended.

On notera que le temps de chauffage n'est pas tout â fait indépendant de la granulométrie de la matière. Il a pu être observé, au cours des essais, qu'une granulométrie grossière occasionnait une perte en poids plus importante qu'une granulométrie fine pour un temps de chauffage donné. It should be noted that the heating time is not entirely independent of the particle size of the material. It has been observed, during the tests, that a coarse particle size causes a greater weight loss than a fine particle size for a given heating time.

On observera également que les valeurs de perte en poids déterminées ci-avant, par lecture des courbes de tests faites à partir d'échantillons, ne représentent nullement une limite supérieure à ne pas dépasser. Seulement, comme ces valeurs correspondent au début du palier, il n'y a en principe aucune utilité à poursuivre longuement le chauffage pour gagner quelques 10èmes de pourcent, qui, de toute façon, sont probablement trop peu significatifs pour provoquer un départ d'eau capable de nuire à la qualité de la résine d'enrobage. It will also be observed that the weight loss values determined above, by reading the test curves made from samples, in no way represent an upper limit not to be exceeded. Only, as these values correspond to the start of the plateau, there is in principle no use in continuing the heating for a long time to gain a few tenths of a percent, which, in any case, are probably too insignificant to cause a water departure. capable of adversely affecting the quality of the coating resin.

On aura certainement compris que ces courbes, valables aux températures de fonctionnement normal du transformateur à chaud, reflètent le comportement de l'eau dite «volatile», à ces températures. A des températures supérieures, les paliers se situent à des niveaux plus élevés et sont atteints plus rapidement, notamment à la température du pic caractéristique de la substance ignifuge utilisée et qui, comme on l'a vu, se situe au voisinage de 30Q°C pour toute les variétés d'AI(OH)3 étudiées. It will certainly be understood that these curves, valid at normal operating temperatures of the hot transformer, reflect the behavior of so-called "volatile" water, at these temperatures. At higher temperatures, the levels are higher and are reached more quickly, in particular at the temperature of the peak characteristic of the flame retardant used and which, as we have seen, is in the vicinity of 30 ° C. for all the varieties of AI (OH) 3 studied.

La substance ignifuge ainsi prétraitée devient prête à l'emploi. II reste à achever la préparation de la résine d'enrobage de la manière habituelle: la charge minérale, après avoir été intimement mélangée à une quantité adéquate de substance ignifuge partiellement pré-déshydratée, est divisée en deux parts égaies. L'une est alors introduite dans le bain de résine pure, et l'autre dans le durcisseur, également à l'état liquide. Les deux mélanges sont malaxés séparément pour former deux suspensions solide - liquide, puis réunis en un seul mélange que l'on malaxe à son tour pour assurer une bonne homogénéité. La pulpe résultante est ensuite coulée dans un moule, dans lequel on a préalablement disposé le bobinage électrique du transformateur que l'on désire enrober. Après coulée le moule est mis au four pour prise en masse de la résine. Après détournement et refroidissement, le bloc de résine incorporant le bobinage est démoulé et peut alors être monté dans le transformateur prévu pour le recevoir. The flame retardant thus pretreated becomes ready for use. It remains to complete the preparation of the coating resin in the usual way: the mineral filler, after having been intimately mixed with an adequate amount of partially pre-dehydrated flame retardant, is divided into two bright parts. One is then introduced into the pure resin bath, and the other into the hardener, also in the liquid state. The two mixtures are kneaded separately to form two solid-liquid suspensions, then combined into a single mixture which is kneaded in turn to ensure good homogeneity. The resulting pulp is then poured into a mold, in which the electrical winding of the transformer that is to be coated has been previously placed. After casting the mold is placed in the oven for solidification of the resin. After diversion and cooling, the resin block incorporating the winding is demolded and can then be mounted in the transformer intended to receive it.

Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits ci-avant, mais s'étend à de nombreuses variantes ou équivalents, dans la mesure où sont respectées les caractéristiques énoncées dans les revendications qui suivent. It goes without saying that the invention cannot be limited to the examples described above, but extends to numerous variants or equivalents, in so far as the characteristics set out in the claims which follow are respected.

En particulier, l'invention ne se limite pas aux transformateurs proprement-dit. II faut en effet entendre, par cette dénomination utilisée ici, plus largement l'ensemble des appareils ou équipements électriques inductife pouvant travailler à des températures relativement élevées, de 100 à 200°C comme on l'a vu, et dont les enroulements électriques peuvent être noyés dans un bloc de résine isolante. In particular, the invention is not limited to the transformers themselves. It should indeed be understood, by this designation used here, more broadly all of the inductive electric apparatus or equipment able to work at relatively high temperatures, from 100 to 200 ° C. as we have seen, and whose electrical windings can be drowned in a block of insulating resin.

De même, bien que l'invention ait été initialement conçue pour les applications des résines thermodur-cissables (enrobage des bobinages inductife, dans les transformateurs en particulier), elle concerne en fait tous les matériaux diélectriques d'enrobage. Elle présente un intérêt spécialement marqué dans le cas d'installations électriques ayant un fonctionnement nominal de longue durée à température élevée ou moyennement élevée. C'est dire, que l'on trouvera particulièrement avantage à l'utiliser pour les résines d'enrobage possédant déjà des aptitudes de bonne tenue thermomécanique. Similarly, although the invention was initially conceived for the applications of thermosetting-cissable resins (coating of inductive windings, in transformers in particular), it in fact relates to all dielectric coating materials. It is of particular interest in the case of electrical installations having nominal long-term operation at high or medium temperature. In other words, it will be particularly advantageous to use it for coating resins which already have good thermomechanical properties.

Claims (11)

RevendicationsClaims 1. Enroulement électrique enrobé dans une résine isolante chargée contenant une substance ignifuge par formation d'eau quand la température s'élève, caractérisé en ce que une fraction de la charge, au moins égaie à 20% du poids total de la résine d'enrobage, est constituée par ladite substance ignifuge partiellement déshydratée d'une quantité telle qu'elle ne provoque pas de formation intempestive d'eau dans la résine d'enrobage pouvant dégrader la qualité de celle-ci, tant que l'enroulement est utilisé dans ses conditions normales de température.1. Electric winding coated in a charged insulating resin containing a flame retardant substance by formation of water when the temperature rises, characterized in that a fraction of the charge, at least equal to 20% of the total weight of the resin coating, consists of said partially dehydrated flame retardant substance in an amount such that it does not cause untimely formation of water in the coating resin which may degrade the quality thereof, as long as the winding is used in its normal temperature conditions. 2. Enroulement électrique enrobé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite substance ignifuge présente, par rapport à son état non-déshydraté, une perte en poids de 0.5 à 10% environ.2. Coiled electrical winding according to claim 1, characterized in that said flame-retardant substance has, compared to its non-dehydrated state, a weight loss of about 0.5 to 10%. 3. Enroulement électrique enrobé selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, caractérisé en ce que la substance ignifuge est de l'alumine trihydratée.3. Coiled electrical winding according to claim 1 or according to claim 2, characterized in that the flame retardant is alumina trihydrate. 4. Procédé de préparation d'une résine isolante chargée d'enrobage d'enroulements électriques en vue d'obtenir un enroulement électrique enrobé selon la revendication 1 selon lequel on ajoute à la résine initiale, en plus de la charge, une substance ignifuge par formation d'eau quand la température s'élève, procédé caractérisé en ce que l'on ajoute ladite substance à raison d'au moins 20% du poids total de la résine d'enrobage, et en ce que auparavant on a déshydraté partiellement ladite substance en quantité4. A method of preparing an insulating resin charged with coating electrical windings with a view to obtaining a coated electrical winding according to claim 1, according to which a flame retardant substance is added to the initial resin, in addition to the filler. formation of water when the temperature rises, process characterized in that said substance is added at a rate of at least 20% of the total weight of the coating resin, and in that previously said said dehydrated substance in quantity 88 55 1010 1515 2020 2525 3030 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 CH678 988A5CH678 988A5 telle qu'il n'y ait pas de formation intempestive d'eau pouvant préjudicier à la tenue de la résine d'enrobage, tant que l'enroulement électrique reste en service à sa température nominale de fonctionnement.such that there is no untimely formation of water which could be detrimental to the behavior of the coating resin, as long as the electric winding remains in service at its nominal operating temperature. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on soumet la substance ignifuge à un traitement de déshydratation partielle préalable jusqu'à ce qu'elle présente une perte en poids comprise entre 0.5 et 10% de son poids initial.5. Method according to claim 4, characterized in that the flame retardant is subjected to a partial partial dehydration treatment until it has a weight loss of between 0.5 and 10% of its initial weight. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'on utilise, comme substance ignifuge, de l'alumine trihydratée.6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that one uses, as flame retardant, alumina trihydrate. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on détermine le degré de déshydratation partielle préalable dé la substance ignifuge que l'on utilise pour la première fois, en prélevant un échantillon de mesure que l'on soumet à un chauffage prolongé à température constante, inférieure à celle du pic d'élimination d'eau propre de la substance ignifuge utilisée, et en considérant l'allure de l'évolution de la perte de poids dudit échantillon dans le temps.7. Method according to claim 6, characterized in that one determines the degree of preliminary partial dehydration of the flame retardant which is used for the first time, by taking a measurement sample which is subjected to heating prolonged at constant temperature, lower than that of the peak of elimination of clean water from the flame retardant used, and by considering the pace of the evolution of the weight loss of said sample over time. 8. Procédé selon la revendication 4 ou 7, caractérisé en ce que l'on effectue la déshydratation partielle préalable de la substance ignifuge en la soumettant à un chauffage rapide jusqu'à ce que sa perte en poids corresponde à la quantité d'eau à éliminer selon une proportion préalablement déterminée sur un échantillon de mesure dont on a suivi l'évolution de la perte en poids en fonction du temps, lors d'un chauffage prolongé à température inférieure à celle du pic d'élimination d'eau propre de la substance ignifuge utilisée.8. Method according to claim 4 or 7, characterized in that one carries out the partial partial dehydration of the flame retardant by subjecting it to rapid heating until its loss in weight corresponds to the amount of water to eliminate according to a proportion previously determined on a measurement sample, the evolution of the weight loss as a function of which has been followed over time, during prolonged heating at a temperature below that of the peak of elimination of clean water from flame retardant used. 9. Procédé selon la revendication 5 ou 8, caractérisé en ce que l'on effectue la déshydratation partielle préalable de la substance ignifuge en la soumettant à un chauffage rapide jusqu'à ce que sa perte en poids corresponde à la quantité d'eau à éliminer selon une proportion préalablement déterminée sur un échantillon de mesure dont on a suivi l'évolution de la perte en poids en fonction du temps, lors d'un chauffage prolongé a température inférieure à celle du pic d'élimination d'eau propre à la substance ignifuge utilisée.9. Method according to claim 5 or 8, characterized in that one carries out the partial partial dehydration of the flame retardant by subjecting it to rapid heating until its loss in weight corresponds to the amount of water to eliminate according to a proportion previously determined on a measurement sample whose evolution of the weight loss as a function of time has been followed, during prolonged heating at a temperature below that of the peak of elimination of water suitable for flame retardant used. 10. Procédé selon ia revendication 9, caractérisé en ce que l'on effectue ledit chauffage rapide pendant une durée qui a été prédéterminée par une opération de chauffage menée sous une température identique et effectuée avec pesée d'un échantillon de la substance ignifuge utilisée jusqu'à ce que celui-ci présente une perte en poids correspondant à la quantité d'eau que l'on souhaite éliminer.10. Method according to ia claim 9, characterized in that said rapid heating is carried out for a period which has been predetermined by a heating operation carried out at an identical temperature and carried out with weighing of a sample of the flame retardant substance used up to 'that it has a weight loss corresponding to the amount of water that is to be eliminated. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on a préalablement déterminé ladite quantité d'eau à éliminer par un suivi de l'évolution dans le temps de la perte de poids d'un échantillon de mesure que l'on a soumis à un chauffage prolongé à température constante, inférieure à celle du pic d'élimination d'eau propre à la substance ignifuge utilisée.11. Method according to claim 10, characterized in that said quantity of water to be eliminated has been determined beforehand by monitoring the development over time of the weight loss of a measurement sample which is subjected to prolonged heating at constant temperature, lower than that of the peak of elimination of water specific to the flame retardant used. 99
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