MECANISME DE DEGRADATION DE FILMS DE POLYPROPYLENE IMPREGNE SOUS CHAMP ELECTRIQUE EN PRESENCE D'OXYGENE

Doctoral thesis French OPEN
Said , Sylvère (1994)
  • Publisher: HAL CCSD
  • Subject: polymères | époxydes | [ SPI.NRJ ] Engineering Sciences [physics]/Electric power | degradation mechanism | polymers | epoxies | mécanisme de dégradation

The concern of this body of work is the mechanism of dégradation of impregnated polypropylène film capacitors in an oxygen blanket. Tins study is carried out on plane électrode capacitor models with expérimental parameters (AC electrical field in the range 66 V/um-200 V/pm, oxygen blanket, température 80°C) which hâve enabled us to obtain results in good agreement with industrial capacitor behaviour.Capacitor ageing is mainly assessed by its mean life-time and the change in the physio-chemical caracteristics of the pûlymer and the liquid . The polymer is characterised according to its dielectric breakdown voltage, its Iow voltage losses, its macromolecular weight (determined by gel permeation chromatography), its Infra-Red absorption, its cristallinity (deduced from wide angle X ray scattering) and its microscopic surface analysis. The liquid is characterised according to its low voltage dielectric losses, its acidic index and its UV and Infra-Red absorptions.We show that polypropylène ageing by a radical mechanism leads to a decrease of its dielectric strength, which is responsible for the capacitor breakdown. The addition of carbon tetrachloride or water to the imprégnant increases the kinetics of the polypropylène films by creating at the électrodes species that can initiate a radical reaction, the increase of ageing in an oxygen blanket is accounted for the classical polypropylène dégradation scheme. We show that accelerated capacitor ageing in an oxygen blanket is représentative for reality. We ascribe the decrease of the film breakdown voltage to the dissolution of low molecular weight fraction due to chain scissions. The study of spécifie action of epoxydes on the différent steps of the dégradation mechanism we propose, enabies us to write that this additive is unlikely to be an antioxidant, an acid trappor or a polypropylène crosslinker. In order to inteipret its stabilising action, we suggest that epoxydes interact with species created at the électrodes.; Ce travail concerne le mécanisme de dégradation de condensateurs moyenne tension au polypropylène imprégné en présence d'oxygène.Cette étude a été réalisée sur des modèles de condensateurs en géométrie plane, avec des conditions expérimentales (champ électrique alternatif compris entre 66 VÂim-200 V/}im, atmosphère d'oxygène, température de 80° C) qui nous ont permis d'obtenir des résultats proches de la réalité industrielle.Le vieillissement des condensateurs est essentiellement évalué par leur durée de vie et 1' évolution des caractéristiques physico-chimiques du polymère et de l'imprégnant, le polymère est caractérisé par sa rigidité diélectrique, ses pertes en basse tension, sa masse macromoléculaire ( déterminée par chromatographie sur gel), son absorption Infra-Rouge, sa cristallinité (mesurée par diffraction X aux grands angles) et l'observation microscopique de sa surface. Le liquide est caractérisé par ses pertes diélectriques, son indice d'acidité, son absorption Ultra-Violette et Infra-rouge.Nous montrons que la dégradation du film par un mécanisme radicalaire conduit à un abaissement de sa rigidité diélectrique qui est responsable du claquage du condensateur. La présence de tétrachlorure de carbone et d'eau dans l'imprégnant accélère le mécanisme de dégradation du polypropylène en créant aux électrodes des espèces capables d'initier une réaction radicalaire. L'accélération de la dégradation en présence d'oxygène s'explique par le schéma classique de l'oxydation du film. Nous attribuons 1 ' abaissement de la tension de claquage à la mise en solution de fragments de bas poids moléculaires. L'analyse de 1' action des époxydes sur les différentes étapes du mécanisme de dégradation que nous proposons, nous permet d'écarter son action comme antioxydant, piègeur d'acide ou encore comme réticulant du polypropylène. Pour interpréter leur action stabilisatrice dans la dégradation des condensateurs, nous suggérons que les époxydes agissent sur les espèces formées aux électrodes.
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