FR2630578A1

FR2630578A1 - Transformateur sec enrobe a comportement au feu ameliore et procede de preparation de sa resine d'enrobage

Info

Publication number: FR2630578A1
Application number: FR8805641A
Authority: FR
Inventors: Brigitte Pidancet; Miguel Vazquez; Philippe Cordier
Original assignee: France Transfo SAS
Current assignee: France Transfo SAS
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1989-10-27
Anticipated expiration: 2008-04-22
Also published as: JPH0212904A; JP2722405B2; CH678988A5; SE508250C2; ATA94689A; CA1325072C; ES2010928A6; NL8900954A; IE64367B1; DE3912874C2; GB2217719A; SE8901148L; BE1006158A4; AT402242B; IT1234438B; PT90346A; DK192089D0; DK192089A; LU87494A1; DE3912874A1

Abstract

L'invention se caractérise en ce qu'une substance ignifuge par formation d'eau, telle que de l'alumine trihydratée, est ajoutée à la charge minérale en proportion adéquate, d'au moins 20 % environ du poids total de la résine d'enrobage, cette substance ayant été préalablement partiellement deshydratée, par perte de poids par chauffage pouvant se situer entre 0,5 et 10 % environ du poids initial, de manière à éviter, lors de la première utilisation de l'appareil à sa température de fonctionnement normal à chaud, une formation intempestive d'eau pouvant préjudicie

Description

TRANSFORMATEUR SEC ENROBE A COMPORTEMENT AU FEU AMELIORE

ET PROCEDE DE PREPARATION DE SA RESINE D'ENROBAGE.

L'invention concerne l'amélioration de la tenue au feu

des transformateurs secs enrobés. Elle s'applique en parti-

culier aux transformateurs de puissance et de distribution du type précité, 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

-150 C généralement).

Dans ce type de transformateurs, réservés habituel lement à une gamme de tension allant de 3 à 36 kV,le bobinage est noyé dans une résine synthétique à propriétés diélec triques prononcées et présentant plusieurs millimètres d'épaisseur (par-exemple de 2 à 5 mm). On rappelle, qu'outre sa fonction de diélectrique,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.

Dans le comportement au feu de ces transformateurs,deux aspects sont à considérer: - le transformateur peut-il communiquer un incendie en incendiant son environnement ? - le transformateur peut-il amplifier un incendie né dans son voisinage ? Les inventeurs se sont surtout attachés à ce second aspect en considérant que si celui-ci était résolu,le premier le serait aussi implicitement. On sait en effet que la résine d'enrobage brûle et continue souvent à brûler, même si l'incendie qui en est la cause a cessé, ceci parce que, à

partir d'une température critique, la résine devient inflam-

mable à l'air.

A ce stade, quelques rappels concernant la constitution

de ces résines sont nécessaires.

Les enrobages actuels sont des résines époxydiques thermo-durcissables, obtenues par chauffage d'un mélange initial composé d'une résine époxydique liquide de départ et d'un durcisseurtel que de l'anhydride thermodurcissable. Les proportions pondérales sont classiquement de 50% pour la

résine et de 50% pour le durcisseur.

Généralement, on utilise des résines chargées:la résine liquide de départ reQoit, avant l'addition du durcisseur, une charge minérale, par exemple de la farine de quartz (silice), 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.

Cette charge a pour rôle d'améliorer le comportement thermo-mécanique et d'absorber une partie 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 reste de consistance

molle à la température de fonctionnement des transformateurs.

Par commodité de language on appellera indifféremment "rÉ$ine d'enrobage ou "résine chargée l'enrobage final formé par le mélange: résine pure, charge minérale et durcisseur(adjuvents

habituels compris le cas échéant,tels qu'accélérateur,etc..).

Le but de l'invention est'd'améliorer le.comportement au feu des résines d'enrobage pour transformateurs secs de

puissance ou de distribution.

A cet effet, l'invention a pour objet un transformateur sec enrobé' comportant une résine d'enrobage chargée, carace térisé en ce que, dans le but d'améliorer sa tenue au feu,une partie au moins de la charge ajoutée à la résine d'enrobage est constituée par une substance ignifugeante par formation d'eau quand la température s'élève, cette substance ayant été préalablement partiellement deshydratée de faeon que, lors de la première utilisation du transformateur à sa température de fonctionnement à chaud, il n'y ait pas de formation intempes tive d'eau dans la résine d'enrobage qui pourrait conduire à

sa dégradation.

L'invention a également pour objet un procédé de prépa ration de la résine d'enrobage qui se caractérise en ce que l'on ajoute à la résine liquide initiale une charge minérale dont une partie au moins est constituée par une substance qui a des proprietés ignifugeantes par formation d'eau lorsque la la température s'élève, en raison de son instabilité à chaud, tel que de l'alumine trihydratée,et en ce que,au préalable,on deshydrate partiellement cette substance ignifuge, par chauf fage de préférence, afin que lors de la première utilisation du transformateur à sa température de fonctionnement normal à chaud, il n'y ait pas de formation intempestive d'eau au sein

de la résine d'enrobage qui pourrait préjudicier à sa qualité.

L'invention sera bien comprise, et d'autres aspects et avantages apparaitront plus clairement, au vu de la descrip tion détaillée qui suit, donnée en référence: - aux tableaux I, II et III présentés dans le corps du texte et exprimant la bonne tenue au feu de la résine d'enrobage pour transformateurs, selon l'invention; - au tableau IV, également présenté dans le corps de la des cription, et donnant les caractéristiques principales du profil du départ d'eau avec la montée en température pour un certain nombre de substances ignifuges; - aux figures 1 et 2 montrant l'évolution dans le temps de la perte de poids de différentes substances ignifuges utili sables,par formation et élimination d'eau,resultant de leur instabilité à chaud, lorsqu'on les chauffe à température constante. On reprend successivement les deux caractéristiques essentielles de l'invention qui ont été énoncées auparavant:

1) AJOUT D'UNE SUBSTANCE IGNIFUGEANTE PAR FORMATION D'EAU DUE

A UNE INSTABILITE A CHAUD.

La substance ignifuge constitutive de la charge peut être de l'alumine trihydratée (Al[OH]), de la magnésie bihydratée, du borate de zinc, ou tout autre matière connue pour ses propriétés d'auto-extinguibilité par élimination d'eau et capable, en outre, tout comme la silice,de renforcer la résine.On pourra donner préférence à l'alumine trihydratée, qui s'est avérée l'ignifuge le plus efficace, et qui, de

surcroit, ne dégage pas, ou peu de fumée.

La réaction de formation d'eau peut s'écrire: 2 Al(OH) ----> Al1O0 + 3 H=O La vitesse de cette réaction augmente dans le sens de la flèche lorsque la température s'élève et son endothermicité retarde, voire empêche, l'atteinte du seuil d'allumage de la

résine d'enrobage.

On verra plus loin que cette vitesse. n'évolue pas linéai rement 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 apparait à des températures situées précisément dans la zone de surchauffe à risque, donc en deçà de la température critique d'inflammibilité de la

résine d'enrobage.

L'Al(OH)> peut être aisément mélangé à la charge minérale de départ, puisqu'ils se présentent, tous deux, sous

forme de matière solide en poudre ou grains fins.

Au lieu de 60% en poids de SiOz dans la résine finale, on y substitue pour majeure part de la substance ignifuge. On réalise ainsi, par exemple, un mélange représentant 50% d' Al(OH)> et seulement 10% de SiOn. L'expérience a cependant montré que l'on pouvait baisser la quantité d'Al(OH)s jusqu'à % (donc 25% de SiO2) sans nuire de façon significative aux qualités de bonne tenue au feu de l'enrobage, dues à la

présence de la substance ignifuge.

Ces valeurs,établies pour une charge initiale de 60% en poids doivent bien entendu être modifiées si cette proportion varie. Les tableaux I, II et III, ci-après, fournissent des indications et des résultats chiffrés d'essais réalisés en laboratoire montrant l'effet de substances ignifuges ( ici Al(OH)e et Borate de Zinc) sur les valeurs de paramètres reconnus comme représentatifs de la tenue au feu de matériaux et, en particulier des résines d'enrobage des enroulements électriques des transformateurs secs, à savoir: l'Indice d'Oxygène, la Vitesse de Combustion et le Pouvoir Calorifique Supérieur. TABLEAU I: Indices d'Oxyvène (I.O.) Température de mesure I 20 C 80 C I 150 C0 200 C:

O I,__ ___,_____BI,

'Indice d'O < (I.0.) [ 30 0 27 23,5 0 21 minimal imposé BàI

!' ALUMINE TRI-HYDRATE

0:5 070% de Si0O' 30 0 28 0 24 0 19 t O O O O Ot % de SiO2 et 39 0 37 0 32 0 31 7o. 150% d'Al(OH)=t I, B O t B t__ _,_- - - - - - - - - - - - ---- - -- - - - -- - - - - -- - - - --__ t 0:,:o60% de SiO 1 26. I I I

O, I O O O

:50% de SiOz et 25 0 / O / I /

t 110% d'Al(OH)s t -

o o_______________o______o______o______,______,

i- -------------- ----- --- - - - -

:40% de SiO et 27 / I / / ii 120% d'A1(OH) i t C135% de SiOz et O30 0 28 1 25, 20 ----:25% d'Al(OH), 0,3r t O125% de SiO2 et 128-31 028-31 124-27 019-22 I tq'A'A1fPLVtI t! t! t35% d'Al (OH), t I

B: B B : _

I 0120% de Si0O et 030-33 129-33 025-28:23-24 1 '40% d'Al(O) B O,i ,, ., :10% de SiO2 et:32-35 130-32:27-29 024-26 0 % d'Al(OH)z O,

0 BORATE DE ZINC

TLuX =H110% de SiO2 et 0 32.51 IToT -' 55% de Borate,, pas de valeurs ITluX u 0:10% de SiO2 et 1 30.31 CHtom [050% deBorate B, pas de valeurs

B TOT^ --------------------------------------------

o" 160% de Borate r 33.60 pas de valeurs

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

La matière d'enrobage a été préparée de la manière suivante: la charge minérale (ici de la silice), après avoir été mélangée avec la substance ignifuge en quantité adéquate, a été malaxée, pour moitié, avec la résine liquide ( résine époxyde 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 commer cialisé par la firme précitée sous là dénomination 'DURCIS SEUR HY 227"). Les deux mélanges ont ensuite été réunis et le

tout a été malaxé, puis mis au four pour prise en masse.

Pour ces essais, les méthode de mesure ont été conformes aux

normes UTE NF T51-071 à 20 C et EDF HN2OM40 à 80,150 et 200 C.

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.

-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'I.0. minimal imposé.

On v it immédiatement que pour une charge totale de 60% la teneur minimale d'Al(OH)e à respecter est de 25%. En deçà, les valeurs minimales imposées à l'Indice d'O ne sont plus efficacement assurées. Des mesures complémentaires, non consignées içi, ont permis de montrer, qu'avec une charge globale de 70% en poids (lère partie du tableau), la valeur seuil d'Al(OH)s 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 tri-hydratée.

Les Vitesses de Combustion consignées dans le tableau II ci près ont été mesurées dans l'appareil utilisé pour la détermination de 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 la suite l'un de l'autre selon la longueur: le premier 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.

TABLEAU II: Vitesses de Combustion.

Taux d'O2 1 35% 40% 45% 50% 60%

--- - - - - - - - -! -__,__ t- __-- --- - -

II I it I :Vitesse de Combustion I maximale autorisée | 0.15 0.30; 0.45; 0.6 0.9 (en mm/s) ' '

I' ALUMINE TRI-HYDRATEE

I _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ ________________,

,TLjx om70% de SiO= 0.28 0.37: 0.47 0.58 1.05 Icenroc, ___ ___ __ ___ _i__ __ _ __ __ _ ___ ____,

t I i I I-

t [20% de SiO= + 0.06 0.10 0.13 0.19 0.25 7,:o- 50% d'Al(OH),, I _____I I I t i I _____ I

I I II!

:60% de SiO2:0.35 [0.50 0.60.6o0.75 [1.0

I I ____ I_ _ _ _ __ _______ I

I II I t Il, % de Si02 +0.35 10.45:0.60:10.75 1.0 % d'Al(OH) I i I, : 40% de SiO-+l0.20 r0.35 [r0.45l0.55 [ 1.0 1 [120% d'Al(OH): ' I I t.____II I I I

II... '..... I I I

% de SiO= +O0.18 50.28 J-0.38 J0.49 0.95 c=n 2,25% d'Al(O0H)3,, 1 TOT- --- -i-_____________-- - - _______-------__ ____ _l_ __ _

oon;25% de SiO= +t 0.14- [0.20- 0.27- 1 0.34-l 0.56-

[35% d'Al(OH)>l 0.17[ 0.23 0.30 0.37 1 0.59 -,i -____II -- - - ----- ---_____ % de SiO0 +[ 0.13- 0.19-; 0.24- 1 0.30-1 0.48- 1 ' 140% d'Al(OH)> 0. 16 1 0.20 1 0.27 0.35 1 0.56

-------------l 5---- ----------- ------,----

510% de SiO2 +1 0.07-, 0.14-l 0.20- I 0.26-1 0.37-

:50% d'Al(OH)o; 0.10, 0.16, 0.23 1 0.29 I 0.40 1 Ià

I BORATE DE ZINC

-HlI10% de SiO2 +: 0.161 0.21 1 0.30o 0.8,

I! OT I I I II

TOT X 55% de Borate:

I __________ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ______,

'TLuX D]10% de SiO2 + 0.25] -0.43 |-0.65 |0.98 =OMCSE 150% de Borate:, '' o 6% de Borate 0.25 0.31 0.52 -------------------0.96I oOX 60% de Borate: I -0.251 -0.31: 0.52: -0.56, Rq. les indications de couples de valeurs ont mëme signifi

cation que dans le tableau précédent.

Comme on peut aisément le constater,les valeurs données dans le TableauII 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'Al(0H)" dans le mélange de départ est sensiblement de 25% en poids

(un peu moins de 50% pour le Borate).

Ces conclusions demeurent entièrement valides au vu du tableau III cidessous 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/kg de matière a été égalée

mais jamais dépassée.

TABLEAU III: Pouvoir Calorifiaue Supérieur (P.C.S.) (Méthode d'essai: calorimétrie adiabatique selon la norme UTE NF M 03-005.) Taux de charge', Taux de charge total: 60%

total: 70% -

O! ALUMINE TRI-HYDRATE

- _ _________-- -- -- -

%SiO0120%Si 1 160% SiC=:40%Si0[35% SiOz 25%SiOz110% SiOzQ2 Ij | +, I + + + + 1 -,50% Al ' 110% Al. 25% Al..,35% Al.,50% Al..,

8 ' 11 11 ' 71 1 11 1

8J 7 J,,,,, ,

a I Ita I I I I a

BORATE DE ZINC

,10%Si02+55%Bor. l 10% SiOGz + 50% de Borate, 60% de Borate I i ai a

I' 10 11 11 '

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __-- -

On voit donc clairement apparaitre, grace aux indica tions fournies par ces tableaux, l'influence bénéfique sur la tenue au feu de l'ajout à la résine de départ, dans des pro portions adéquates, d'une matière ignifugeante par formation et élimination d'eau, conformément à l'invention. 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 autocontrolé, qui retarde et freine la combustion de la résine chargée,. et confère à celle-ci le

caractère-d'auto-extinguibilité recherché.

Bien entendu,une formation abondante de molécules d'eau au sein meme 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 réuti-

lisée pour la suite. Le transformateur doit alors être

remplacé ou reconditionné.

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'Al(OH) la perte de poids est déjà proche de 30% à 300 C.Elle s'opère d'ailleurs pratiquement uniquement à cette température sous la forme d'un pic étroit et de grande amplitude; ce qui témoigne de la vivacité et l'intensité du phénomène, lorsque ce niveau de température, caractéristique de l'agent ignifuge

utilisé, est atteint.

Ceci se vérifie quelle que soit la variété d'alumine trihydratée du commerce utilisée, comme le montre plus préci sément le tableau IV ciaprès.Ce tableau de valeurs est donné à simple titre d'information, à partir des indications des fournisseurs de l'Al(OH)3 vendue sous la dénomination "ALCOA" selon des variétés, dont les références commerciales sont

reprises dans les colonnes du tableau pour les identifier.

TABLEAU IV:Analyse des vios endothermiaues de formation d'eau (les montées en température ont été opérées de 25 à 600C sous une progression constante de 10 C/min.) M15 IS65/40, C31 M6 M15S iS65/150MEDIUM:

$ ' I, ' ' ' SODA '

ITemp. début ' 196 1 205 216 '180 195 I 188: 197 Idu pic ( C),,, ITemp. fin ' 372 385: 353 382, 355 ' 370 t 353 :dupic ( C) ' I ' I ' ,-à iTemp. max., 316 312 1 314 314 311 309: 312 I31 I 3 1 I - 0 I t1

!du pic ( C) -

I-H du pic, 1.03: 1.0lO i1.07 ' 1.06' 1.03 ' 1.0 0 1.02,

I! I I! II

, (enkJ/g) 1,, I,, , Pour que les effets attendus par le type de substance ignifuge préconisé par l'invention soient pleinement satis faisants, 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 o 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 la 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.

C'est cette difficulté qui est résolue par la seconde

caractéristique principale de l'invention, à savoir, un pré-

vieillissement modéré de la résine, comme on va le voir plus en détails ci-aprs:

2) DESHYDRATATION PARTIELLE PREALABLE DE LA SUBSTANCE

IGNIFUGE AJOUTEE.

Il s'agit iQi de provoquer une déshydratation préalable pour éviter qu'elle se produise ultérieurement dans le trans formateur. Mais, cette déshydratation ne doit être que par tielle, puisqu'on la recherche par ailleurs à haute tempéra ture, quand le transformateur.chauffe. anormalement et que des risques d'inflammation sont à craindre. Cette déshydratation peut avantageusement s'opérer par chauffage préalable de l'Al(OH). 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'ambiante à la température de fonc tionnement à chaud du transformateur(et que l'on appellera de de façon imagée " eau volatile " pour marquer le fait qu'elle doit partir à basse température), mais une élimination suffi sante 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 les bobinages électriques de transformateurs d'essais inter venaientà la température de fonctionnement, qui obligaient à

la mise au rebut de ces derniers.

Une façon commode de parvenir à réaliser la déshydra tation 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: - Une première, sur échantillon d'analyse, destinée à déterminer la 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; - Une seconde étape, de traitement cette fois de la totalité de la matière, consistant à la chauffer à relativement haute température afin d'atteindre rapi dement, donc dans des conditions industrielles, une perte de poids correspondant à la valeur d'élimination

d'eau déterminée dans la phase précédente.

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.

Les courbes des figures 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 tem pérature. 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 consi dérées: 140, 160 et 180 C afin de bien couvrir les conditions de marche habituelleà chaud des transformateurs. Pour éviter des surcharges inutiles, les trois familles correspondantes de courbes ont été séparées sur les deux figures: la figure 1 regroupe les familles à 140 C (traits discontinus) et 160 C (trait plein); la famille à 180 C apparait seule en trait

plein sur la figure 2.-

Comme on le voit, toutes ces courbes sont avantageu sement d'allure générale logarithmique avec une croissance très rapide au début, suivie d'un palier légèrement incliné sur l'horizontale, qe palier étant d'autant plus rapidement atteint que la température de travail est élevée. Ainsi à 180 C(fig. 2), la part majeure de l'eau"volatile"(80%environ) est déja 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.

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 échan tillons de la variété " M15 maintenus pendant 18 h., l'un à 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 1.6% et 4.2% pour 180 et 200 C respec tivement. 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-tota lité de leur "eau volatile" à 140 ou à 160.'C a effectivement

été éliminée au cours du premier chauffage.

On observe, par ailleurs, sur la fig. 2, qu'au bout de

18 h.à 180 C, un échantillon "M 15 se trouve à peine à mi-

hauteur de sa courbe de croissance rapide de perte de poids

par élimination d'eau.

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. Ainsi,les figures montrent que pour la variéte "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.

De même, la variété M15 "s'accomodera d'une perte en poids préalable de 2%pour un fonctionnement du transformateur

à 160C et de 3.5%à 180 C.

A 140 C, la courbe de cette variété à une allure moins typée. On notera, toutefois, que la valeur de 0.7% obtenue au

bout de 500 h environ pourra parfaitement convenir.

Pour fixer les idées, on peut donc dire globalement que la perte en poids préalable à viser s'échellonne entre 0.5% et 10% environ pour l'ensemble des substances ignifuges

retenues pour la mise en oeuvre de l'invention.

Le passage ensuite à la phase industrielle consiste simplement à deshydrater 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.

A titre d'information, dans le cas d'Alumines de type "M15", la perte de poids de 3,5%, recherché pour un fonction nement du transformateur à 180 C, a pu être atteint au terme

de 6 heures de chauffage seulement à.200 C.

Cette opération de chauffage sera bien entendu d'autant

plus rapide que la température de chauffe sera élevée. Toute.

fois, 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.

Si l'on ne souhaite pas avoir à-opérer par gravimétrie en raison notamment de quantités trop importantes de matière qui pourraient etre 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 connait 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 pesée en continu de l'échantillon afin de pouvoir 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'opéra tion 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.

Au besoin, on pourra s'assurer de la bonne exécution de l'opération en déterminant par gravimétrie à température élevée, 1200 C par exemple, la teneur en eau restante d'un échantillon prélevé à cet effet à la masse de substance igni fuge traitée. Par comparaison avec la teneur en eau totale initiale (habituellement de l'ordre de 30 à 40% 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.

On notera que le temps de chauffage n'est pas tout à fait indépendant de la granulométrie de la matière. Il a pu etre observé, au oours des essais, qu'une granulométrie gros sière occasionnait une perte en poids plus importante qu'une

granulométrie fine pour un temps de chauffage donné.

-15 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 enprincipe aucune utilité à poursuivre longuement le chauffage pour gagner

quelques 10 émes de pourcent qui, de toute façon,sont proba-

blement trop peu significatifs pour provoquer un départ d'eau

capable de nuire à la qualité de-la résine d'enrobage.

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 30O C pour toute les variétés d'Al(OH)s étudiées. La substance ignifuge ainsi prétraitée devient prête à l'emploi. Il 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 égales. L'une est alors introduite dans le bain de résine pre 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 etre

monté dans le transformateur prévu pour le recevoir.

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 o sont respectées les caractéristiques énoncées dans les revendication qui suivent. En particulier, l'invention ne se limite pas aux transformateurs proprement-dit. Il faut entendre, par cette dénomination utilisée ici, plus largement l'ensemble des appareils ou équipements électriques inductifs pouvant travailler à des températures relativement élevées, de 100 à 'C comme on l'a vu, et dont les enroulements électriques

peuvent être noyés dans un bloc de résine diélectrique.

Claims

REVENDICATION$

1) Transformateur sec enrobé.. à résine d'enrobage chargée, caractérisé en ce que, dans le but d'améliorer son comportement au feu,-ladite résine contient une substance ignifuge par formation d'eau, cette substance ayant été préa lablement déshydratée partiellement de manière que,lors de la première utilisation du transformateur à sa température de fonctionnement normal à chaud, il n'y ait pas une formation intempestive d'eau dans la résine d'enrobage pouvant dégrader

la qualité de celle-ci.

2) Transformateur sec enrobé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite substance ignifuge est une

substance préchauffée.

3-)-Transformateur sec enrobé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la proportion pondérale de

substance ignifuge dans la résine d'enrobage est au moins 20%.

4) Transformateur sec enrobé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite substance ignifuge prête à l'emploi présente, par rapport à son état initial non partiellement déshydraté, une perte en poids de 0.5 à 10% environ.

) Transformateur sec enrobé selon les revendications 1,

3 et 4, caractérisé en ce que ladite substance ignifuge est de

l'alumine trihydratée.

6) Procède de préparation d'une résine chargée pour enrobage de bobinages électriques de transformateurs, ou d'autres appareils électriques analogues, comprenant de la résine thermodurcissable,une charge minérale et un durcisseur procédé caractérisé en ce que, dans le but d'améliorer sa- tenue au feu,. on ajoute à la résine d'enrobage une substance

ignifuge par formation d'eau, que l'on a préalablement déshy-

dratée partiellement en quantité telle que, lors de la première utilisation de l'appareil à sa température de fbnce tionnement normal à chaud, il n'y ait pas de formation intem pestive d'eau pouvant préjudicier à la tenue de la résine d'enrobage. 7) Procédé selon la revendication 6,caractérisé en ce que lVon-réalise ladite déshydratation pa-rtiellepréalable

par chauffage de la substance ignifuge.

8) Procédé selon la revendication 6,caractérisé en ce que l'on ajoute la substance ignifuge en quantité telle que sa proportion pondérale dans la résine d'enrobage chargée

soit d'au moins 20%.

9) Procédé selon les revendication 6 et 8, caractérisé en ce que l'on ajoute la substance ignifuge à la résine d'enrobage chargée après l'avoir mélangée à la charge minérale. ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, après avoir mélangé la substance ignifuge à la charge minérale, on divise ledit mélange en deux parties, en ce que l'on introduit une partie dans de la résine à l'état liquide, et l'autre partie dans le duroisseur, également à l'état liquide,en ce que l'on malaxe les deux mélanges ainsi formés, et en ce que on les réunis pour former une pulpe unique homogène prête à être coulée dans un moule préalablement pourvu du bobinage électrique à enrober, et en ce que l'on fait prendre en masse ladite pulpe de résine d'enrobage

chargée par mise au four du moule.

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11) Procédé selon la revendication 6 ou 7. 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.

12) Procédé selon les revendications 6 et 11 caracté

risé en ce que l'on utilise, comme substance ignifuge, de

l'alumine trihydratée.

13) Procédé selon les revendications 6,7 et 11, carac

térisé en ce que l'on détermine le degré de déshydratation partielle préalable de 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 caractéristique de la substance ignifuge utilisée, et en considérant l'allure de l'évolution de la perte de poids

dudit échantillon dans le temps.

14)'Procédé selon les revendications 7 ou 13, caracté-

risé en ce que l'on effectue la déshydratation partielle préalable de la substance ignifuge en la soumettant à un chauffage rapide à température élevée 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 constante inférieure à celle du pic d'élimination d'eau

caractéristique de la substance ignifuge utilisée.

)' Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'on effectue ledit chauffage rapide pendant une durée qui a été préalablement déterminée par une opération de chauffage menée sous une température identique et effectuée aveo pesée d'un échantillon de la substance ignifuge utilisée jusqu'à celui-ci présente une perte en poids correspondant à

la quantité d'eau que l'on souhaite éliminer.

16) Procédé selon la revendication 15, 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 soumi à un chauffage prolongé à température constante, inférieure à celle du pic d'élimination d'eau caractéristique de la

substance ignifuge utilisée.