Littérature scientifique sur le sujet « Huile de colza – Propriétés électriques »

L'objectif de ce travail est d'étudier la propagation des précurseurs du claquage ("streamers" en anglais) et leurs propriétés électriques dans l'huile minérale à grande distance sous tension impulsionnelle (jusqu'à 480 kV) dans diverses conditions de tension appliquée (de la tension minimum de propagation jusqu'aux fortes surtensions), de distance inter¬électrode (de 2,5 à 35 cm), de géométrie des électrodes (pointe-plan, semi-uniforme, sphère-plan) et en présence de solides isolants. Ce travail apporte une contribution sur la caractérisation des phénomènes de claquage et des mécanismes mis en jeu dans les streamers positifs. Pour des tensions inférieures à la tension de claquage, l'arrêt, la transition au claquage et la conductibilité des streamers sont décrits. En particulier, il a été montré que le streamer n'est conducteur que durant une réillumination totale de sa branche principale. En présence de surtensions, l'existence d'une tension d'accélération corrélée à l'apparition des streamers rapides est mise en évidence. Trois modes de propagation différents sont identifiés et caractérisés: 2e™ mode (2 à 4 km/s), 3eme mode (10 à 20 km/s) et 4cme mode (>100 km/s). Une corrélation entre la forme, la vitesse et la charge des streamers a été mise en évidence et la chute de tension dans le streamer a été déterminée. Les calculs de la charge et du champ sur l'électrode plane réalisés par la Méthode de Simulation de Charge (CSM) en considérant différents modèles macroscopiques en présence d'une chute de tension ont permis de conclure que les streamers sont comparables à des objets assez conducteurs de forme simple (cylindre ou sphère). Une corrélation qualitative entre le champ macroscopique à l'extrémité des streamers calculé par CSM, et la vitesse a été obtenue. E existe un champ critique =400 kV/cm, au-delà duquel les streamers sont toujours rapides (> 10 km/s). Ce travail propose deux mécanismes complémentaires permettant d'expliquer la constance de la vitesse des streamers positifs dans l'huile minérale: l'effet de la chute de tension et/ou l'effet électrostatique dû à la ramification des streamers. H a été montré que la forme globale des streamers détermine le champ à leur extrémité et par conséquent les modes de propagation. Ceci a été vérifié en étudiant l'influence de la géométrie des électrodes (effet d'écran), des solides isolants (effet de la position) et de la nature du liquide (effet des additifs)
The aim of this work is to study the propagation of the "streamers" and their electrical properties in mineral oil at long distances under pulsed voltage (up to 480 kV) under various voltage conditions (from the minimum propagation voltage to the high overvoltages), inter-electrode distance (2. 5 to 35 cm), electrode geometry (plane-to-plane, semi-uniform, planar sphere) of solid insulators. This work makes a contribution on the characterization of the breakdown phenomena and the mechanisms involved in the positive streamers. For voltages below the breakdown voltage, stopping, transition to breakdown and conductivity of the streamers are described. In particular, it has been shown that the streamer is conductive only during a total re-ignition of its main branch. In the presence of overvoltages, the existence of an acceleration voltage correlated with the appearance of the fast streamers is highlighted. Three different propagation modes are identified and characterized: 2nd mode (2 to 4 km / s), 3rd mode (10 to 20 km / s) and 4th mode (> 100 km / s). A correlation between the shape, speed and load of the streamers was highlighted and the voltage drop in the streamer was determined. Calculations of the charge and field on the plane electrode carried out by the Load Simulation Method (CSM), considering different macroscopic models in the presence of a voltage drop, have led to the conclusion that the streamers are comparable to objects conductors of simple shape (cylinder or sphere). A qualitative correlation between the macroscopic field at the end of the streamers calculated by CSM, and the speed was obtained. E there exists a critical field = 400 kV / cm, beyond which the streamers are always fast (> 10 km / s). This work proposes two complementary mechanisms allowing to explain the constancy of the speed of the positive streamers in the mineral oil: the effect of the voltage drop and / or the electrostatic effect due to the branching of the streamers. It has been shown that the overall shape of the streamers determines the field at their end and hence the propagation modes. This has been verified by studying the influence of electrode geometry (shielding effect), insulating solids (positional effect) and the nature of the liquid (additive effect)

Ce travail de thèse vise à améliorer la compréhension des phénomènes physiques se produisant durant le pressage en continu des graines oléagineuses et à développer un modèle phénoménologique décrivant le comportement mécanique de la matière au cours de sa compression le long de la vis. Les expérimentations ont été réalisées sur des graines de colza, en utilisant un pilote de presse à vis instrumenté (Reinartz, Allemagne). Deux arrangements de vis différents ont été étudiés et comparés, de manière à observer l’influence de la géométrie sur les performances opératoires, le développement des contraintes à l’intérieur de la cage et les propriétés mécaniques du gâteau de pressage. L’instrumentation de la presse a permis de générer des données précises de débits d’huile et de gâteau, capacité de traitement, rendement d’extraction et consommation d’énergie spécifique, pour des vitesses de rotation de la vis comprises entre 0 et 18,2 tr/min. Des profils de pression, teneur en huile et vitesse de déplacement ont également été déterminés pour les deux arrangements de vis, pour caractériser le fonctionnement de la presse. Ces données ont permis d’identifier une alternance de zones de compression et de transport le long de la vis, avec une présence éventuelle de phénomènes de reflux. Une représentation simplifiée a été proposée, pour décrire le pressage continu comme une succession de d’étapes de pressage discontinu. En se basant sur la théorie de filtration/consolidation, le coefficient de consolidation, le module de compressibilité et la résistance spécifique du gâteau de pressage ont étés calculés pour chaque zone de compression. Les propriétés mécaniques du gâteau de pressage ont finalement été utilisées pour développer une relation semi-empirique permettant de prédire le débit d’huile et le rendement d’extraction de la presse. Les résultats expérimentaux correspondent aux données estimées avec une précision satisfaisante
This work was devoted to better understand the physical phenomena occurring during oilseeds expression in continuous screw presses and to develop a phenomenological model describing the compression behavior of the press cake along the screw. Experiments were conducted on canola seeds, using an instrumented pilot screw press (Reinartz, Germany). Two different screw arrangements were studied and compared in order to observe the influence of the geometry on the operating performances, the constraints development in the barrel and the press cake mechanical properties. Press monitoring provided accurate data about oil and cake flowrates, treatment capacity, extraction yield and specific energy consumption, for screw rotation speeds ranging between 0 and 18.2rpm. Pressure, deoiling and displacement velocity profiles were also determined for both arrangements to characterize the press operation. These data allowed to identify the alternation of compression and transport sections along the screw, possibly supplemented by oil reflux. A simplified representation was proposed, describing continuous pressing as a succession of multiple batch pressing steps. Based on the filtration/consolidation theory, the consolidation coefficient, compressibility modulus and press cake specific resistance were calculated in each compression sections. The press cake mechanical properties were finally used to develop a semi-empirical relation predicting the press oil flowrate and extraction yield. Experimental results fitted the estimated data with satisfactory accuracy

Ce travail porte sur la caractérisation physico-chimique de l'huile de Jatropha Curcas et sa capacité à remplacer l'huile minérale dans les transformateurs de puissance. Ce produit présente plusieurs avantages sur les autres huiles végétales comme l'huile de palme ou l'huile de colza, qui recommandent sa production et son utilisation. En effet, la plante de Jatropha Curcas peut être cultivée sur des sols pauvres à faibles précipitations, évitant ainsi d'utiliser des sols plus fertiles pour sa culture permettant ainsi aux petits exploitants de réserver leurs terres aux cultures de base. Cette plante peut pousser facilement dans des zones où les niveaux de précipitations annuelles sont nettement inférieures à celles requises par d'autres espèces telles que le colza, le tournesol, le soja, le maïs, le palmier à huile et d'autres. Elle peut être cultivée sur tous les types de sol en Indonésie, même sur des terres arides, dans de nombreuses régions de l'Indonésie orientale, inexploitées en raison des difficultés à planter d'autres cultures. En outre, l'huile de Jatropha Curcas est un produit non alimentaire. En faisant subir à l’huile de Jatropha Curcas brute une estérification à base alcaline avec de l'hydroxyde de potassium (KOH), on obtient de l’huile de méthylester de Jatropha Curcas (JMEO) dont la viscosité et l’acidité sont acceptables pour les équipements à haute tension en particulier pour les transformateurs de puissance. Les propriétés physico-chimiques et électriques de JMEO ont été mesurées ainsi que celles de l'huile minérale (MO) pour la comparaison. Pour les propriétés physico-chimiques, il s’agit de la densité relative, la teneur en eau, la viscosité, l'acidité, l'indice d'iode, la corrosivité, le point d'éclair, le point d'écoulement, la couleur, l'examen visuel, et la teneur en ester méthylique. Quant aux propriétés électriques, elles concernent la rigidité diélectrique sous différentes formes de tension (alternative, continu et choc de foudre), les phénomènes de pré-claquage et de claquage sous choc de foudre, les décharges glissantes sur les surfaces de carton comprimé, immergé dans JMEO et MO. Les résultats obtenus montrent que les tensions de claquage moyennes en continu et en choc de foudre des huiles JMEO et MO sont très proches ; la tension de claquage moyenne de JMEO est même plus élevée que celle de l'huile minérale (de type naphténique). La mesure des tensions de claquage des mélanges d'huiles «80% JMEO + 20% MO» et «50% JMEO et 50% MO» montrent que la tension de claquage du mélange «80% JMEO + 20% MO» est toujours supérieure à celle de l'huile minérale sous tensions alternative et continue. Cela indique que le mélange d'huile minérale et de JMEO avec un rapport de 20:80 ne dégrade pas ses performances. Le mélange d'huiles peut se produire lors du remplacement de l'huile minérale par JMEO dans les transformateurs installés et en exploitation. L'analyse des caractéristiques des streamers (la forme, le temps d'arrêt, le courant associé et la charge électrique) se développant dans les huiles JMEO et MO sous tension impulsionnelle de foudre, montre une grande similitude. Aussi, la longueur finale (Lf) et la densité des branches des décharges surfaciques se propageant sur le carton comprimé immergé dans l'huile de Jatropha Curcas de méthylester (JMEO) et de l'huile minérale (MO), sous tensions de choc de foudre positif et négatif (1,2/50 μs), pour deux configurations d'électrodes divergentes (électrode pointe haute tension perpendiculaire et tangente au carton, respectivement), sont fortement influencées par l'épaisseur du carton comprimé. Pour une épaisseur donnée, Lf augmente avec la tension et décroît lorsque l'épaisseur augmente. Lf est plus long lorsque la pointe est positive que lorsque la pointe est négative. Pour une tension et une épaisseur du carton comprimé donnée, les valeurs de Lf dans l’huile minérale et l’huile JMEO sont très proches. [...]
This work is aimed at the investigation of the physicochemical characterization of Jatropha Curcas seeds oil and its capacity to be an alternative option to replace mineral oil in power transformers. This product presents several advantages that recommend both its production and usage over those of other vegetable oils as crude palm oil and rapeseeds oil. Indeed, it may be grown on marginal or degraded soils avoiding thus the need to utilize those more fertile soils currently being used by smallholders to grow their staple crops; and it will readily grow in areas where annual rainfall levels are significantly lower than those required by other species such as palm oil, rape-seeds oil, sunflower oil, soybeans oil, corn oil and others. For instance, these plants can grow on all soil types in Indonesia, even on barren soil. The barren soil types can be found in many parts of eastern Indonesia that remain untapped because of the difficulty planted with other crops. Moreover, jatropha curcas oil is nonfood crops. Jatropha Curcas oil was processed by alkali base catalyzed esterification process using potassium hydroxide (KOH) to produce Jatropha Curcas methyl ester oil (JMEO) has a viscosity and a acidity that are acceptable for high voltage equipment especially in power transformer. The physicochemical and electrical properties of JMEO were measured as well as those of mineral oil (MO) for comparison. The physicochemical properties cover relative density, water content, viscosity, acidity, iodine number, corrosivity, flash point, pour point, color, visual examination, and methyl ester content. Meanwhile the electrical properties cover dielectric strength under AC, DC and lightning impulse voltages, pre-breakdown / streamers under lightning impulse voltage, creeping discharge over pressboard immersed in JMEO and MO. The obtained results show that the average DC and lightning impulse breakdown voltages of JMEO and MO are too close, even the average AC breakdown voltage of JMEO are higher than that of mineral oil (napthenic type). The measurement of breakdown voltages of two oil mixtures namely “80% JMEO + 20% MO” and “50% JMEO and 50% MO” shows that the breakdown voltage of the first mixture (i.e., “80%JMEO+20%MO”) is always higher than that of mineral oil under both AC and DC voltages. This indicates that mixing 20:80 mineral oil to JMEO ratio does not degrade its performance. The mixing of oils can occur when replacing mineral oil by JMEO in installed transformers. The analysis of the streamers characteristics (namely; shape, stopping length, associated current and electrical charge) developing in JMEO and MO under lightning impulse voltages, shows that these are too close (similar). It is also shown that the stopping (final) length Lf and the density of branches of creeping discharges propagating over pressboard immersed in Jatropha Curcas methyl ester oil (JMEO) and mineral oil (MO), under positive and negative lightning impulse voltages (1.2/50 μs), using two divergent electrode configurations (electrode point perpendicular and tangential to pressboard), are significantly influenced by the thickness of pressboard. For a given thickness, Lf increases with the voltage and decreases when the thickness increases. Lf is longer when the point is positive than with a negative point. For a given voltage and thickness of pressboard, the values of Lf in mineral oil and JMEO are very close. It appears from this work that JMEO could constitute a potential substitute for mineral oil for electrical insulation and especially in high voltage power transformers

L'émergence des nanotubes de carbone a ouvert de nouveaux champs d'application dans le domaine des matériaux polymères. L'ajout de ces charges carbonées au sein de polymères permet la mise en œuvre de composites aux propriétés électriques optimisées. La conductivité de ces matériaux dépend en grande partie de l'organisation des charges dans la matrice, notamment de la présence de réseaux percolants. L'objectif du présent travail de thèse est de comprendre les mécanismes de structuration des nanotubes de carbone au sein de différents milieux. L'architecture de ces réseaux de charges a principalement été révélée par le biais de mesures électriques et diélectriques. L'originalité de nos travaux réside dans l'utilisation de matrices liquides, notamment des huiles de silicone, afin de s'affranchir des contraintes présentes dans les plastiques d'une part, et de simplifier les processus de mise en œuvre d'autre part. Le manuscrit de thèse est articulé autour de six chapitres. Une première partie bibliographique aborde les propriétés des nanotubes de carbone ainsi que les phénomènes que sont la percolation et la percolation dynamique. Le second chapitre, matériel & méthode, présente les matériaux employés ainsi que les différentes techniques de caractérisation utilisées au cours de la thèse. Le troisième chapitre de la thèse aborde, à travers des mesures de conductivité, la percolation dynamique des nanotubes de carbone sein d'huiles de silicone. Le chapitre 4 propose une modification la loi de puissance de Kirkpatrick, afin de décrire la conductivité en fonction du temps et du taux de charge. L'exposant critique de percolation, caractérisant la transition isolant conducteur, se révèle être un indicateur de l'état de dispersion des nanotubes à travers la matrice. Le chapitre 5 démontre la possibilité de contrôler l'organisation des charges par l'application d'un champ électrique. L'application d'un champ élevé permet une augmentation de plusieurs ordres de grandeur de la conductivité ainsi qu'une diminution des charges nécessaire à la formation d'un réseau percolant. Nous avons notamment déterminé des seuils de percolation de l'ordre de 0.005% massique en nanotube de carbone. Enfin, l'influence des propriétés intrinsèques de la matrice, telles la viscosité et la tension de surface, est étudié dans le chapitre 6. La dispersion des nanotubes de carbone s'avère être favorisée au sein de liquides ayant des tensions de surface proches de celle des tubes. Au contraire, une agrégation de charge est rapidement observée dans le cas ou la différence de tension de surface charge-matrice est importante. Nous avons également observé que la percolation des nanotubes est défavorisée au sein de milieux visqueux
The rise of carbon nanotube has open possibility for composites polymers. Mixing this carbonaceous filler with polymer medias leads to an optimization of the electrical properties. Then, conductivity mainly depends of the filler architecture, especially the presence of percolating networks. The objective of this work is to understand the percolation mechanisms of the carbon nanotubes in different media. During this study, filler network has been revealed by the mean of electrical and dielectrical measurements. The originality of our work lies in the use of liquid matrices, such as silicone oils, in order to overcome the stresses in the plastic on the one hand, and to simplify the processing in other hand. This thesis is organized around six chapters. The first bibliographic part discusses the carbon nanotubes properties as well as percolation and dynamic percolation phenomena. The second chapter, matériel & méthode, presents the materials used and the different characterization techniques employed. The third chapter of the thesis talks about dynamic percolation of carbon nanotubes in silicone oil, probed by conductivity measurements. Chapter 4 provides a change of the power law Kirkpatrick to describe the conductivity as a function of time and filler content. The critical exponent of percolation is proving to be an indicator of the dispersion state of nanotubes throughout the matrix. In the Chapter 5, electric field is depicted as a tool to control the organization of fillers. The application of a high field increases the conductivity of several orders of magnitude and decreases the percolation threshold. Percolation thresholds close to 0.005 wt % have been determined. At last, the influence of the intrinsic properties of the matrix, such as viscosity and surface tension, is discussed in Chapter 6. Carbon nanotubes dispersion appears to be favored if the difference of surface tension between filler and liquid is low. In contrast, a filler aggregation is rapidly observed in the case where the difference in surface tension is important. We also observed that the percolation of the nanotubes is favored in viscous media

Pour des raisons autant écologiques qu'économiques ou techniques, des huiles de base d'esters naturels ont été utilisées pour remplacer de l'huile minérale dans les appareillages basse et moyenne tensions. Ce travail consiste en étude de caractérisation d'un mélange des esters naturels de faible viscosité (RS50) basant sur l'huile de colza pour les applications dans les transformateurs haute tension. L'influence des facteurs humidité, température, teneur en particules ainsi que vieillissement thermique sur ses propriétés diélectriques telles que : permittivité, conductivité, pertes et rigidité électrique sous tension alternative a été mise en évidence. La RS50 présente une solubilité de l'eau élevée, la conductivité, la permittivité et les pertes plus élevées que celles de l'huile minérale mais ces différences sont réduites dans des huiles vieillies. Sa rigidité électrique en tension alternative est similaire à l'huile minérale, même après le vieillissement. Pourtant, une analyse des phénomènes de préclaquage et de claquage dans des configurations particulières ont montré que les esters naturels sont moins favorables pour les applications à haute tension que l'huile minérale. Parallèlement, des études méthodologiques ont été effectuées. L'intérêt d'une application de la méthode de mesure spectroscopique fréquentielle à la caractérisation des isolants liquides est la mise en évidence et la validité des conditions de mesure de la rigidité électrique du liquide isolant, ce qui est traditionnellement imposé suivant les normes, a été discutée.