Déterminer quand remplacer l'huile dans les transformateurs de puissance triphasés immergés dans l'huile
En tant que fournisseur de transformateurs de puissance triphasés immergés dans l’huile, il est crucial de comprendre les critères de remplacement de l’huile dans ces transformateurs. L'huile contenue dans un transformateur de puissance triphasé immergé dans l'huile remplit plusieurs fonctions importantes. Il agit comme un milieu isolant, empêchant les claquages électriques entre les différentes parties du transformateur, et également comme un liquide de refroidissement pour dissiper la chaleur générée pendant le fonctionnement du transformateur. Cependant, avec le temps, l’huile peut se dégrader et lorsque cela se produit, elle doit être remplacée pour garantir le fonctionnement sûr et efficace du transformateur.
Modifications de la composition chimique
La composition chimique de l’huile est un facteur primordial pour déterminer si un remplacement est nécessaire. L’oxydation de l’huile est l’un des changements chimiques les plus importants. L'oxydation se produit lorsque l'huile réagit avec l'oxygène en présence de chaleur et de catalyseurs métalliques. L'huile oxydée forme des boues et des acides. Comme nous le savons, la formation de boues peut bloquer les passages de refroidissement dans le transformateur, réduisant ainsi son efficacité de refroidissement et pouvant conduire à une surchauffe. Les acides produits par l'oxydation peuvent corroder les composants internes du transformateur, tels que les enroulements et le noyau, ce qui peut réduire considérablement la durée de vie du transformateur.
Par exemple, si l’indice d’acide de l’huile dépasse 0,1 mg KOH/g, c’est souvent le signe que l’huile a subi une oxydation excessive et qu’elle doit peut-être être remplacée. Une analyse chimique régulière de l’huile peut détecter ces changements à un stade précoce. De nombreux laboratoires proposent des services pour analyser les propriétés chimiques de l'huile de transformateur, notamment l'indice d'acide, la teneur en humidité et l'analyse des gaz dissous. Notre société entretient des partenariats de longue date avec certains des laboratoires les plus réputés pour fournir des analyses précises et rapides des transformateurs de nos clients.
Teneur en humidité
L'humidité est un autre facteur critique. L'eau peut pénétrer dans l'huile du transformateur par divers moyens, par exemple depuis l'atmosphère lors de la maintenance ou en raison d'une fuite dans le réservoir du transformateur. Même une petite quantité d’humidité peut réduire considérablement la rigidité diélectrique de l’huile. La rigidité diélectrique du pétrole est sa capacité à résister aux claquages électriques. Lorsque la teneur en humidité est élevée, il existe un risque accru d’arc électrique à l’intérieur du transformateur, pouvant causer de graves dommages.
La teneur en humidité acceptable dans l’huile de transformateur dépend généralement du niveau de tension du transformateur. Pour un transformateur de puissance triphasé immergé dans l'huile, si la teneur en humidité dépasse 20 ppm (parties par million), il est généralement recommandé de prendre des mesures correctives. Cela peut impliquer soit de sécher l'huile sur place à l'aide d'un équipement spécialisé, soit de remplacer complètement l'huile. Notre transformateur étanche à l'huile haute performance est conçu avec des mécanismes d'étanchéité avancés pour minimiser la pénétration d'humidité, mais des contrôles réguliers sont toujours nécessaires pour garantir des performances optimales.
Propriétés électriques
Les propriétés électriques de l’huile, telles que la rigidité diélectrique et le facteur de dissipation, sont également des indicateurs clés. La rigidité diélectrique est mesurée en appliquant une haute tension aux bornes d’un échantillon d’huile et en déterminant la tension à laquelle se produit le claquage électrique. Une faible rigidité diélectrique indique que les propriétés isolantes de l'huile se sont détériorées et qu'elle peut ne pas être en mesure d'empêcher la formation d'un arc électrique entre les enroulements du transformateur ou d'autres composants.
Le facteur de dissipation, également appelé facteur de puissance, mesure la quantité d’énergie électrique dissipée sous forme de chaleur dans l’huile. Une augmentation du facteur de dissipation peut être un signe de contamination, d’oxydation ou d’humidité dans l’huile. Si la rigidité diélectrique descend en dessous de la valeur minimale spécifiée (généralement autour de 30 kV pour un espacement de test standard) ou si le facteur de dissipation dépasse 0,5 % à 90 °C, le remplacement de l'huile doit être envisagé.
Analyse des gaz dissous (DGA)
L'analyse des gaz dissous est un outil puissant pour évaluer l'état de l'huile du transformateur. Différents types de défauts au sein du transformateur peuvent produire des gaz spécifiques dans l’huile. Par exemple, la surchauffe des enroulements peut provoquer la décomposition de l’huile, entraînant la production de gaz tels que le méthane, l’éthane et l’éthylène. Les arcs électriques peuvent générer de l'hydrogène et de l'acétylène.
En analysant la concentration et le rapport de ces gaz dissous, il est possible de diagnostiquer le type et la gravité du défaut. Si les niveaux de certains gaz dépassent les limites de fonctionnement normales ou s'il y a une augmentation soudaine de la production de gaz, cela peut indiquer un problème en développement dans le transformateur. Lorsque le DGA présente des configurations de gaz anormales en combinaison avec d'autres signes de dégradation de l'huile, tels que de mauvaises propriétés électriques ou des indices d'acide élevés, il justifie souvent le remplacement de l'huile.
Modifications mécaniques et physiques
L’apparence physique de l’huile peut parfois fournir des indices sur son état. Si l'huile est devenue trouble ou décolorée, cela peut être un signe de contamination. Une huile trouble peut être causée par la présence d’humidité ou de fines particules en suspension. Une huile de couleur foncée ou noircie peut indiquer une oxydation grave ou la présence de produits de décomposition.
De plus, le niveau d’huile dans le réservoir du transformateur doit être régulièrement surveillé. Une baisse importante du niveau d’huile peut suggérer une fuite dans le réservoir, qui doit être réparée immédiatement. Si le niveau d'huile est trop bas, les enroulements et autres composants peuvent être exposés à l'air, augmentant ainsi le risque d'oxydation et de panne électrique.
Effets du vieillissement et des conditions de fonctionnement
Le vieillissement du transformateur et ses conditions de fonctionnement influencent également les critères de remplacement de l'huile. Un transformateur qui est en service depuis longtemps est plus susceptible d’avoir une huile dégradée qu’un transformateur neuf. De même, les transformateurs fonctionnant dans des environnements difficiles, tels que des zones à haute température ou à forte humidité, peuvent subir une dégradation plus rapide de l'huile.
Pour les transformateurs plus anciens, même si l’huile répond à toutes les normes chimiques et électriques en vigueur, il peut toujours être avantageux de remplacer l’huile à titre préventif. Cela peut contribuer à prolonger la durée de vie du transformateur et à réduire le risque de pannes inattendues.
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Références
- Ingénierie des transformateurs de puissance électrique, troisième édition, par Turan Gonen
- Huile de transformateur : propriétés, tests et maintenance, selon les normes de la Commission électrotechnique internationale (CEI)
- Manuel de technologie des transformateurs : conception et application, par George WT Arkkio