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Développement et analyse d’un procédé de fabrication de condensateurs secs haute tension

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Millard, Léo (2021). Développement et analyse d’un procédé de fabrication de condensateurs secs haute tension. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La stabilisation des réseaux électriques industriels et de distribution nécessite des condensateurs spécialement dédiés à la haute tension. Ces condensateurs ont recours à des huiles diélectriques dont la nocivité pourrait mener à leur forte limitation voire leur interdiction. Face à cette problématique, il y un besoin de développer une nouvelle technologie de condensateur n’ayant pas recours à ces huiles diélectriques. La solution développée dans ce projet est de substituer à l’huile des résines diélectriques tout en respectant les contraintes en termes de décharges partielles et de claquage. Ce mémoire se penche sur le développement et la stabilisation d’un procédé de fabrication de condensateurs secs imprégnés de résine. Le procédé employé est le procédé d’imprégnation et de transfert sous vide « vacuum pressure impregnation » (VPI).

La première étape est ainsi de stabiliser un procédé de fabrication qui a donné des résultats prometteurs pour un condensateur d’une seule bobine. Dans le même temps, une prospection est menée pour identifier le meilleur couple mur-diélectrique/résine parmi différentes résines époxy et polyetherimide (PEI) avec des films de polypropylène (PP) avec ou sans traitement corona et des films de polyéthylène téréphtalate (PET). La technologie retenue est alors étendue à des échantillons composés de plus en plus de bobines. Face aux limitations rencontrées, une analyse des paramètres est effectuée pour identifier et orienter au mieux les futurs développements. L’analyse se penche sur les paramètres de préparation des bobines, notamment leur mode de compaction et le type de connecteurs utilisés puis sur les paramètres de fabrication de la résine, notamment les étapes de dégazage et d’imprégnation. Enfin, une phase d’innovation en réponse aux problématiques soulevées est entreprise. De nouvelles méthodes de compaction et de maintien des bobines sont proposées. En parallèle, le dégazage a été profondément modifié pour assurer le retrait de toutes bulles lors du transfert. Ces changements ont permis une amélioration significative des performances des condensateurs qui se rapprochent ainsi des condensateurs à huiles diélectriques mais plusieurs barrières demeurent.

Titre traduit

Development and analysis of a manufacturing process for high-voltage dry capacitors

Résumé traduit

The stabilization of industrial and distribution electrical networks requires capacitors specially dedicated to high voltage. These capacitors use dielectric oils whose harmfulness could lead to their strong limitation or even prohibition. Faced with this problem, there is a need to develop a new capacitor technology that does not use dielectric oils. The solution developed in this project is to replace oil with dielectric resins while still meeting the requirements in terms of partial discharge and breakdown levels. This master’s thesis focuses on the development and stabilization of a manufacturing process for dry resin impregnated capacitors. The process used is the vacuum pressure impregnation (VPI) process.

The first step is to stabilize a manufacturing study that has given promising results on a single coil capacitor. At the same time, a survey is carried out to identify the best walldielectric/ resin couple among some epoxy and polyetherimide resins (PEI) with polypropylene (PP) films with or without corona treatment and polyethylene terephthalate (PET) films. The selected technology is then extended to samples composed of more and more coils. Faced with the limitations encountered, an analysis of the parameters is carried out to identify and guide future developments. The analysis focuses on the preparation parameters of the coils, in particular their compaction mode and the type of connectors used, then it focuses on the resin manufacturing parameters with an emphasis on degassing and impregnation. Finally, an innovation phase in response to the problems raised is undertaken. New methods of compaction and support of the coils are proposed. In parallel, the degassing was deeply modified to ensure the removal of all bubbles during the transfer. These changes have allowed a significant improvement of the performance of capacitors which are now closer to the dielectric oil capacitors, but several barriers remain.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la production automatisée". Comprend des références bibliographiques (pages 117-120).
Mots-clés libres: condensateur, équipement haute tension, procédé VPI, décharges partielles
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Joncas, Simon
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt: 05 avr. 2022 18:55
Dernière modification: 05 avr. 2022 18:55
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2952

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