Performance électrique des nouveaux gaz non-SF6 et mélanges de gaz pour systèmes à isolation gazeuse

Introduction

The technical properties of gaseous insulation based on natural-origin gases and mixtures as CO2 and pressurized air were already investigated within CIGRE WG D1.51 [TB 730]. But recently, new gases or gas mixtures, based on fluorinated molecules, were identified for their good electric properties and potential to be used in electrical equipment in real operating conditions. They combine lower global warming potential in the range of <1 up to 700, with an electric strength up to that of SF6. Many recent individual activities in the non-SF6 switchgear field are promoted by manufacturers, increasing the interest from vendors and customers. However, it is still difficult to compare the different solutions: a comparative technical assessment of the new F-gas proposals is needed, which was the main motivation for the creation of CIGRE WG D1.67. The employers of the selected and active Working Group members represent a mix of manufacturers, research institutions and (few) utilities. Geographically, the Working Group members represent three different continents, with a majority from Europe.

Domaine d'activité et méthodologie

La première tâche du GT a été d'établir une synthèse de l'état de l'art en matière de mélanges de gaz mettant en œuvre de nouveaux composés fluorés utilisés pour l'isolation. Au vu de cette synthèse, il a été confirmé que les données indépendantes et publiquement disponibles étaient insuffisantes pour permettre une évaluation technique indépendante des nouveaux mélanges de gaz. Plus grave encore, il n'a même pas été dégagé un accord sur les moyens et les indicateurs nécessaires pour cette évaluation. Le GT a donc décidé de travailler activement sur ce sujet et d'aller au-delà de l'état de l'art, en collectant des informations sur ce qu'il faut connaitre quand on conçoit des systèmes d'isolation gazeuse, en proposant un ensemble d'essais et de procédures d'essai qui peuvent servir comme base pour une comparaison plus structurée, et enfin en réalisant et en évaluant un grand nombre d'essais au cours d'une campagne d'essais comparatifs inter-laboratoires.

Les essais ont été réalisés, conformément à la proposition du GT, par certains membres du GT, dans 14 laboratoires différents. Une première évaluation de ces essais est donnée dans la Brochure Technique produite par le GT D1.67. En outre les données sont rendues disponibles publiquement, afin que ceux qui sont intéressés, personnes, compagnies et autres groupes, puissent utiliser cet ensemble de résultats unique en son genre.

Des activités similaires ont été conduites dans le but d'étudier les rapports de mélange gazeux. Les nouveaux mélanges contiennent habituellement 5% d'un gaz fluoré possédant d'excellentes propriétés électriques, et la tenue diélectrique de ces mélanges est sensible à des petites variations du rapport de mélange. Une deuxième campagne d'essais a donc été réalisée dans différents laboratoires, avec des techniques de mesure différentes, pour évaluer avec quelle précision on peut aujourd'hui déterminer ces rapports de mélange.

Structure et contenu de la Brochure Technique

La BT comporte 11 chapitres, le chapitre 1 étant constitué de cet article ("résumé exécutif), et le chapitre 11 consistant en un résumé et des conclusions. Selon le centre d'intérêt du lecteur de la BT, il lui sera possible d'aller directement aux chapitres dont le contenu est explicité ci-après :

1. Ceux qui s'intéressent aux processus, au comportement et aux caractéristiques des nouveaux mélanges de gaz isolants, liront les synthèses de l'état de l'art dans les chapitres é à 5 et 8,
2. Ceux qui s'intéressent à l'étude de la tenue diélectrique de l'isolation des mélanges de gaz verront l'analyse des résultats d'essai au chapitre 9,
3. Ceux qui s'intéressent à l'étude de l'analyse des mélanges des nouveaux mélanges de gaz liront l'analyse des résultats des essais au chapitre 10,
4. Ceux qui sont intéressés par les recherches sur les nouveaux mélanges de gaz pourront prendre connaissance des méthodes d'essai et des procédures nouvellement proposées, qui sont présentées dans les chapitres 6 et 7.  D'autres essais que ceux qui ont été réalisés dans le cadre du GT sur les gaz proposés peuvent être envisagés, mais aussi tout ensemble complet d'essais sur d'autres mélanges de gaz non pris en compte par le GT.

Priorités et limitations du champ des études

Le GT D1.67 s'est essentiellement intéressé aux propriétés techniques des nouveaux mélanges gazeux isolants dans leur seule fonction d'isolation électrique. Les propriétés d'extinction d'arc, et les exigences qui lui sont liées, ne sont pas discutées dans la BT : le GT A3.41 de CIGRE est en charge de cette question. D'autres technologies alternatives d'isolation, telles que l'air comprimé (qui a été couvert par le GT D1.51) et les isolations liquides ou solides, ne sont pas non plus prises en compte dans les travaux du GT. Un autre GT, le GT B3.45, "Utilisation de gaz non SF6 ou de mélanges de gaz dans les appareillages à isolation gazeuse à moyenne et haute tensions", a étudié différents aspects de l'utilisation de gaz non SF6 dans les postes, par ex. le vieillissement, les procédures de manipulation des gaz, et la santé, la sécurité des personnes et les aspects environnementaux [TB 802].