Littérature scientifique sur le sujet « Huiles minérales – Propriétés électriques »

Editorial Este quarto volume anual da Holos é lançado à comunidade científica, integrando as ações do Gabinete Itinerante da Reitoria do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN) realizado nesta data no Campus Santa Cruz do IFRN, situado na região do Trairi do Estado do Rio Grande do Norte. Com isso, reafirmamos nosso compromisso de valorar o trabalho de difusão científica realizado com a interiorização dos Institutos Federais. Além dessa difusão interna, destacamos também a ampliação das possibilidades de alcance desta revista, no momento em que ocorre sua indexação ao Directory of Open Access Journals (www.doaj.org), ambiente de difusão de periódicos com acesso aberto em todo o mundo. Os artigos constantes desta edição apresentam grande sintonia entre sociedade e academia, com alternativas aos problemas discutidos. Para os interessados em temas ambientais, oferece-se oportunidade para discutir as seguintes questões: utilização de aterro sanitário para a redução de gases de efeito estufa; geoprocessamento como elemento de estudos de prevenção ao alagamento decorrente de chuvas; segurança química em residências; e atividade de carcinicultura. Ainda se discorre sobre temas da engenharia, a saber: avaliação de propriedades termofísicas de fluidos para refrigeração; análise do desempenho de óleos biodegradáveis e comparação com os óleos minerais; e análise de um queimador infravermelho comercial adaptado com ejetor e verificação de seus níveis de emissões de poluentes. Na área de ensino, são apresentados trabalhos que tratam de ensino de química e física para a área de educação profissional e, na área de química orgânica, abordam-se temas sociocientíficos, com enfoque em Ciência, Tecnologia e Sociedade. No ensino de física, tem-se a experimentoteca como proposta alternativa para ensino médiom além da análise do estudo de óptica no ensino fundamental. Os trabalhos na área de informática, por sua vez, foram selecionados entre os melhores artigos do evento Escola Potiguar de Computação e suas Aplicações (EPOCA), ação que busca difundir a produção acadêmica resultante de eventos científicos realizados com os parceiros do IFRN, como a UFERSA, a UERN e a UFRN. Na oportunidade, verificam-se artigos tratando dos seguintes temas: algoritmo para reconstrução de imagem com aplicações na área de sísmica; criação de um WebSig para Mossoró; e cognitio como processo para reúso de requisitos. Na área multidisciplinar, são apresentados trabalhos que tratam do espaço urbano e politicas públicas, do panorama estatístico socioeconômico e educacional do Rio Grande do Norte e dos processos de mudanças institucionais do IFRN. Chegando ao fim desta apresentação, aproveitamos a oportunidade para comunicar à comunidade científica brasileira nosso pesar pelo falecimento do pesquisador búlgaro, Prof. Dimiter Hadjiev, da Universidade da Bretanha/França. Hadjiev foi um pesquisador que difundiu sementes da cultura de inovação tecnológica nos quatro cantos do mundo, recheadas de humanismo e solidariedade, com quem tivemos a oportunidade de conviver. A ciência, seus amigos e sua família perdem prematuramente um conselheiro e um semeador de boas causas. Estes editores registram suas homenagens à memória deste pesquisador, reconhecendo sua valorosa contribuição e se solidarizando com a sua família. Nesse contexto, aprendemos que a vida deve estar pautada pelo humanismo, com colaborações de saberes. Por isso renovamos o anseio de continuar contribuindo para a produção e difusão do conhecimento, convidando-o(a) à leitura de mais uma edição da Holos! Os Editores, Prof. José Yvan Pereira Leite e Prof. André Luis Calado de Araújo Editorial Le quatrième volume de la revue HOLOS sera rendu public à la communauté scientifique, dans le cadre du travail du rectorat itinérant du IFRN au Campus de Santa Cruz. C’est une initiative qui veut mettre en valeur la diffusion scientifique liée à l’intériorisation des Instituts Federaux dans tout le Brésil. La publication de la revue au Campus Santa Cruz du IFRN représente le compromis de l’Institution avec le développement centré sur la diffusion scientifique de cet important réseau d’Éducation, Sciences et Technologie. Dans ce context la HOLOS gagne l’intérieur brésilien et le monde, du fait que ses éditions s’elargissent par l’indexation au Directory of Open Access Journals (www.doaj.org), une plateforme d’accès ouvert au monde. La lecture peut être regroupée pour les intéressés aux thèmes concernant l’environnement qui dissertent sur: l’utilisation des décharges sanitaires pour la réduction de l’émission des gas à effet de serre; le SIG comme matériel d’étude pour la prévention des innondations due aux pluies; la sécurité chimique des logements; et les activités liées a l’élevage de crevettes. Ces articles font converger société et academie et présentent des alternatives aux problèmes discutés. Il est possible aussi d’ouvrir des discutions sur les thèmes d’ingénierie comme: l’évaluation des propriétés thermophysiques des liquides pour réfrigération , l’analyse de performance des huiles biodégradable en comparaison avec les huiles minérales; ou encore l’analyse d’un brûleur commercial infrarouge adapté á un éjecteur et la vérification de leurs niveaux d'émission de polluants. Dans le domaine de l’enseignement les articles présentés traitent spécifiquement de l’enseignement de la phisyque et de la chimie pour l’éducation professionnelle. Dans le domaine de la chimie organique, les thèmes socio-scientifiques mettent l’accent sur la Science, la Technologie et la Societé. Dans l’enseignement de la physique, deux travaux sont presentés: l’”experimentothèque” comme alternative à l’enseignement au lycée et l’analyse de l’enseignement de l’optique a l’école primaire. Les travaux dans le domaine de l’informatique ont été sélectionnés parmi les meilleurs articles presentés dans le cadre de “L’ école Potiguar d’informatique et ses applications (EPOCA)”. Les travaux traitent de l’algoritm pour la reconstruction de l’image en sismologie, de la création d’un WebSig pour la ville de Mossoró et du “cognitio”, comme processus de réutilisation des produits d’entrée. Dans le domaine multidisciplinaire les travaux présentés s’intéressent à l’espace urbain et aux politiques publiques, au panorama statistique, socioéconomique et educationnel de l’État de Rio Grande do Norte et aux changements institutionnels de l’ IFRN. Dans cette édition nous communiquons à la communauté scientifique brésilienne le départ du chercheur bulgar, le Prof. Dimiter Hadjef, de l’Université de la Bretagne en France. Hadjef, que j’ai eu l’occasion de connaître, a parsemé aux quatre coins de la planète les graines d’une culture de renouvellement téchnologique, enrichie d’humanisme et de solidarité. La science, ses amis et sa famille perdent prématurément un conseiller et un semeur de bonnes causes. Ces éditeurs rendent hommage à la mémoire de ce chercheur en reconnaisant la grande valeur de sa contribution et se solidarisent avec sa famille. Avec lui nous aprennons que la vie doit être remplie d’humanisme et de collaboration entre les différents savoirs. Nous vous invitons à la lecture de cette nouvelle édition de Holos. Les Éditeurs Prof. José Yvan Pereira Leite e Prof. André Luis Calado de Araújo

Le vieillissement de l'isolation papier/huile est initialement du a un mecanisme thermo-oxydant, suivi d'une degradation purement thermique. L'effet catalytique du cuivre sur l'oxydation de l'huile est accentue en presence de papier. Les inhibiteurs d'oxydations etudies retardent l'oxydation de l'huile et ralentissent la depolymerisation du papier kraft. Ce role protecteur est fonction de la nature et de la concentration de l'antioxydant, mais egalement de la composition chimique de l'huile. Les essais sur maquettes montrent que l'emploi de dbpc retarde l'oxydation de l'huile, ralenti l'augmentation des pertes dielectriques et diminue la formation de l'eau au cours du vieillissement. Dans les memes conditions de vieillissement, l'huile inhibee avec 0. 15% de dbpc contient deux fois moins d'eau que l'huile non inhibee. En terme d'energie d'activation, un ajout de 0. 15% de dbpc conduit a doubler l'energie d'activation de la depolymerisation du papier. Cette action protectrice du dbpc sur le papier est confirmee par l'analyse des derives furaniques: la formation de ces derniers est ralentie en presence du dbpc. L'oxydation de l'huile est un phenomene non negligeable vis a vis de la degradation du papier. Les produits d'oxydations de l'huile accelerent la depolymerisation du papier. Dans un modele multicouches, un gradient de diffusion de ces produits a ete mis en evidence seulement dans le cas ou l'huile n'est pas inhibee. L'emploi d'antioxydant, en particulier le dbpc, contribue a augmenter la stabilite a l'oxydation des huiles minerales en empechant la formation des acides. Cela a pour consequence de limiter les mecanismes d'hydrolyse acide, responsables de la depolymerisation du papier, et proteger ainsi le papier kraft. L'emploi de dbpc contribue donc a accroitre la duree de vie de l'isolation papier/huile

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)

Les phénomènes d'électrisation par écoulement dans les transformateurs haute tension prennent naissance à l'interface entre l'huile minérale et les écrans de carton placés entre les bobinages électriques. L'écoulement de l'huile à la surface du carton génère des charges positives dans l'huile et négatives dans le carton. Afin d'inhiber ce phénomène qui peut être à l'origine de claquage destructif du transformateur, les matériaux mis en cause ont été étudiés. La nature physico-chimique des matières premières cellulosiques du carton kraft joue un rôle important sur le phénomène. Divers additifs, ajoutés dans l'huile ou dans le matériau cellulosique, ont été testés afin de diminuer la charge électrique générée à l'interface. Des explications quant aux processus physico-chimiques intervenant dans le phénomène d'électrisation par écoulement ont été proposées
Flow electrification phenomena in power transformers take place at the oil-cellulosic material interface. Oil flowing past the pressboard generates electrical charges at the interface. This phenomenon can lead to electrical discharges and, in the worst cases, to the transformer failure. To protect power transformers from this phenomenon, the materials involved in the electric charge generation have to be studied in detail. The physical chemical nature of the cellulosic pulp used to manufacture the pressboard has an influence on the electrical charge generation. Several additives, incorporated in the oil or in the cellulosic material, were tested to improve the understanding of flow electrification and find a remedy against it. Considering all the results obtained, interpretations conceming the physical chemical phenomena taking place at the interface have been proposed

Ce travail se rapporte a l'étude des phénomènes predisruptifs et disruptifs des grands intervalles d'huile minérale (jusqu'a 25 cm) soumis a de hautes tensions alternatives 50 Hz (jusqu'a 250 kvcr). L'objectif est d'obtenir une compréhension plus approfondie des mécanismes de génération et de propagation des streamers, canaux conducteurs lumineux plus ou moins ramifies qui précèdent le claquage des liquides diélectriques, et d'identifier les facteurs d'atténuation de la tenue des grands volumes d'huile soumis a des hautes tensions. Le comportement des streamers a été caractérise en géométrie divergente grâce a un dispositif de visualisation approprie. L'influence de la configuration des électrodes a été soulignée. Les résultats ont permis de proposer un schéma général du claquage a grande distance. Parmi les causes les plus plausibles de rupture d'isolation en champ quasi-uniforme, l'action de particules conductrices peu nombreuses mais de grande taille a été retenue. Le comportement d'une particule métallique millimétrique unique a été étudie et son influence sur la tenue diélectrique a été caractérisée

Ce travail porte sur une étude comparative des huiles végétales (esters naturels) issues de différentes graines, esters synthétiques, et minérales sur la base des caractéristiques de génération et de propagation des streamers qui s'y développent, des tensions de claquage ainsi que des décharges se propageant sur un isolant solide en présence de ces huiles. Il ressort des résultats obtenus qu'en géométrie pointe - plan, sous tension continu, la tension de génération en polarité positive est toujours supérieure à celle mesurée en polarité négative et elle est plus élevée dans les huiles esters que dans les huiles minérales quelle que soit la polarité de l'électrode pointe. En ce qui concerne la propagation de streamers sous tension impulsionnelle de foudre, les longueurs finales (ou longueurs d'arrêt) Lf des streamers positifs sont environ10 fois supérieures à celles des streamers négatifs. Pour atteindre la même Lf, il faut beaucoup plus de tension en polarité négative qu'en polarité positive. Par conséquent, les tenues diélectriques sont plus élevées en polarité négative qu'en polarité positive. D'autre part, Lf est plus élevée dans les huiles végétales que dans certaines huiles minérales. La tension de claquage des huiles isolantes, déterminée selon la norme CEI 60156, suit généralement une distribution Normale. Les probabilités de claquage peuvent alors être déterminées suivant la distribution Normale en prenant un échantillonnage suffisamment grand (n>30). Il est également montré que les huiles végétales et l'ester synthétique présentent des tensions de claquage (U1%, U10% et U50%) plus élevées que les huiles minérales sous tension alternative. La tension de claquage moyenne est aussi plus élevée dans les esters que dans les huiles minérales sous tension impulsionnelle de foudre. La morphologie, la longueur d'arrêt et le courant des décharges se propageant sur un isolant solide (carton) immergé dans les liquides étudiés, dépendent de l'amplitude et de la polarité de la tension, de l'épaisseur du solide et de la nature des huiles. Lf augmente quasi-linéairement avec la tension appliquée et diminue lorsque l'épaisseur du solide augmente. Pour une tension et une épaisseur données, les décharges qui se développent sur l'interface carton/huile végétale sont plus longues que celles sur l'interface carton/huile minérale. Par ailleurs, Lf est plus élevé en polarité positive qu'en polarité négative, ce qui indique que la polarité la plus contraignante est la polarité positive. Ila été également mis en évidence l'existence d'une décharge secondaire de signe opposé à celui de la tension appliquée, résultat de l'accumulation de charges d'espace à la surface de l'isolant solide. Enfin, la dimension fractale D des décharges diminue lorsque l'épaisseur du solide augmente. Plus l'épaisseur du solide est grande, plus le degré de ramification des décharges est moins important. Pour une tension et une épaisseur données, D est généralement plus élevée dans l'huile minérale que dans l'huile végétale.

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