Évaluation de l’état du transformateur – première partie : Tests courants et meilleures pratiques à appliquer dès aujourd’hui
Tout au long de leur utilisation, les transformateurs sont soumis à des contraintes électriques, thermiques et chimiques qui dégradent l’huile isolante et l’isolation solide, provoquent corrosion et oxydation, et créent les conditions nécessaires au développement de défauts naissants qui peuvent altérer l’intégrité des équipements. Ces processus liés à l’usure sont nécessairement pris en compte lors de la conception du transformateur. Cependant, lorsque la dégradation se produit plus rapidement que prévu, le vieillissement est accéléré. Par exemple, un joint à haute résistance provoquant une surchauffe localisée ou une décharge partielle dégradant l’isolation solide est un exemple de vieillissement prématuré.
Bien qu’une simple inspection visuelle du réservoir du transformateur (pour repérer d’éventuels signes de corrosion ou de fuite) ou des analyses infrarouges (pour identifier les pompes en surchauffe) apportent des informations importantes sur l’état général, tous les problèmes ne seront pas visibles de l’extérieur. Heureusement, les défauts naissants se produisant dans le transformateur peuvent être identifiés et diagnostiqués en examinant les propriétés chimiques, physiques et électriques du liquide diélectrique qu’il contient. Cela se fait généralement dans un laboratoire externe : cependant, certains services d’électricité ou entités industrielles plus importants peuvent entreprendre des tests en interne.
Dans ces articles de blog en trois parties, nous allons :
- Étudier l’importance d’envoyer des échantillons d’huile de haute qualité au laboratoire pour être testés.
- Considérer les types de problèmes qui peuvent être identifiés par l’analyse des gaz dissous dans l’huile (DGA) et les étapes suivantes à mener.
- Considérez les autres tests d’huile qui sont effectués et les informations importantes qui peuvent être obtenues.
Importance d’un échantillon de haute qualité
Un échantillon d’huile peut révéler un large éventail d’informations sur l’état de votre équipement, notamment des signes de surchauffe, de décharge partielle et de formations d’arc, de dégradation du papier, d’infiltration d’eau, d’oxydation ou de présence de contaminants chimiques et physiques. Par conséquent, les tests d’huile sont une méthode clé pour évaluer l’état d’un transformateur et identifier les défauts naissants avant qu’ils ne deviennent critiques. Une mesure simple est d’une grande utilité, mais l’évolution des tendances relatives aux données améliore la qualité des diagnostics en révélant la gravité de la situation et permettant aux gestionnaires d’équipements de prévoir les actions appropriées. Il peut alors être nécessaire de réaliser des tests électriques hors ligne pour déterminer la cause sous-jacente, installer des dispositifs de surveillance en ligne pour contrôler plus efficacement l’état de l’équipement, voire planifier une réparation ou un remplacement.
Pour être sûr d’obtenir de bons résultats d’évaluation, il est impératif de fournir un excellent échantillon d’huile au laboratoire. Des tests de laboratoire parfaitement exécutés sont dénués de sens s’ils sont basés sur un échantillon médiocre, peu représentatif. Un mauvais échantillon entraînera inévitablement de mauvais résultats, et à cela devra être ajouté un coût supplémentaire pour obtenir un nouvel échantillon et l’analyser. Un bon échantillon doit être vraiment représentatif du liquide circulant dans votre équipement électrique. Pour obtenir cette huile représentative, plusieurs litres d’huile doivent passer dans la conduite du dispositif d’échantillonnage et terminer dans un conteneur d’huile usée approprié avant de prélever l’échantillon proprement dit. Cette huile recueillie peut être utilisée pour rincer le conteneur d’échantillon et les bouchons, afin de s’assurer qu’ils sont exempts de contaminants physiques.
Lors du prélèvement d’un échantillon, il est préférable que le conteneur soit suffisamment grand pour collecter une quantité d’huile supérieure à ce qui est nécessaire, au cas où le laboratoire a besoin de refaire un test pour vérifier des résultats inhabituels. Généralement, environ 1 litre est collecté. Il existe de nombreux conteneurs appropriés pour prélever un échantillon d’huile, chacun ayant ses propres avantages et inconvénients. Généralement, les bouteilles en verre/aluminium ou les boîtes de conserve sont les options préférées. Le récipient doit être hermétique, empêchant toute entrée ou sortie de liquide et de gaz. Étant donné que l’huile se dégrade lorsqu’elle est exposée aux rayons du soleil (synthèse de l’hydrogène) les conteneurs, manchons et/ou emballages doivent être opaques pour protéger l’échantillon.
Les bouteilles en plastique doivent être évitées, car les molécules d’eau peuvent s’infiltrer à travers les parois du conteneur, augmentant ainsi la teneur en eau de l’échantillon. Des études ont révélé par ailleurs que des dizaines de ppm d’eau peuvent pénétrer dans l’échantillon pendant le transport et le stockage avant le test. À l’inverse, de petites molécules comme l’hydrogène peuvent s’échapper de l’huile et sortir du conteneur en plastique, diminuant ainsi la concentration finalement mesurée dans l’échantillon.
Enfin, il est important de bien emballer les échantillons pour éviter tout dommage lors du transport vers le laboratoire d’analyse d’huile. Assurez-vous que le fond des bouteilles est également protégé.
L’huile isolante est la pierre angulaire des transformateurs. Les tests d’huile périodiques, basés sur l’état et la criticité de l’équipement, permettent aux responsables d’équipements haute tension remplis d’huile de détecter les défauts naissants, de surveiller leur évolution et de planifier les actions appropriées avant que des problèmes mineurs ne deviennent des problèmes plus importants, voire des pannes.
Dans le prochain article de blog, nous examinerons les informations fournies par les tests d’analyse des gaz dissous dans l’huile.
Auteurs :
Simon Sutton a plus de 25 ans d’expérience dans l’industrie du transport et de la distribution d’électricité, principalement en matière de câbles. Il a travaillé dans la fourniture de matériaux de câbles, en tant que responsable de certification des câbles pour une compagnie de transport d’énergie électrique et dans le secteur de la recherche. Il s’intéresse également à la surveillance d’état, aux tests de diagnostic, à la criminalistique et à la gestion des équipements. Simon travaille désormais comme directeur des services pour Altanova, une société Doble, au Royaume-Uni. Il est notamment responsable de la stratégie commerciale, des relations externes et de la coordination des activités techniques dans le monde entier. Simon est titulaire d’un diplôme et d’un doctorat en physique obtenu à l’Université de Reading. Il est actif au sein d’organismes professionnels internationaux, représentant du Royaume-Uni au sein du comité d’étude Matériaux et techniques de test émergentes du CIGRE, organisateur du groupe consultatif stratégique sur les solides du CIGRE, et est membre du comité de rédaction du magazine « IEEE Electrical Insulation ». Il est enseignant-chercheur invité à l’Université de Southampton.
Lance R.Lewand est le directeur technique du laboratoire Doble étudiant les matériaux isolants. Cette structure est responsable des analyses de routine et d’investigation des liquides/solides diélectriques pour appareil électrique. Depuis son arrivée chez Doble en 1992, M. Lewand a publié plus de 75 articles spécialisés relatifs aux matériaux isolants électriques et aux diagnostics en laboratoire. M. Lewand est titulaire d’une licence en sciences du St Mary’s College, dans l’état du Maryland (États-Unis). Il est activement impliqué dans des organisations professionnelles, notamment l’American Chemical Society. Il est représentant du comité national américain pour le TC10 de la Commission électrotechnique internationale (CEI) et ISO TC28, ASTM D-27 depuis 1989, président du comité ASTM D-27, président du sous-comité 06 sur les tests chimiques, secrétaire du comité Doble sur les matériaux isolants, et lauréat du « ASTM Award of Merit » avec le comité D-27.
Andy Davis travaille pour Doble depuis plus de 6 ans. Dans un premier temps, il a commencé par travailler 30 mois au Moyen-Orient : il devait alors fournir des conseils d’indexation et de maintenance de l’intégrité des équipements pour plus de 2400 transformateurs pour une société de transport du Moyen-Orient. Depuis lors, il s’est impliqué dans la formation aux outils de gestion des équipements en ligne comme dobleARMS et INSIDEVIEW, dans l’assistance matérielle pour les équipements portatifs de test d’huile et sur site (comme Calisto, Myrkos et Domino) et propose des consultations sur les transformateurs pour les clients situés dans toute la région EMEA. Avant d’arriver chez Doble, il a travaillé pour une société de services autour de l’huile où il apportait des solutions de transport et de récupération de ce fameux liquide. En parallèle, il offrait des consultations techniques pour les producteurs, les sous-traitants HT, les services de transport et de distribution d’électricité à travers le Royaume-Uni et l’Irlande. Il a dirigé des recherches sur le DBDS et l’acidité dans les transformateurs, les stratégies pour atténuer leur impact, et possède des connaissances importantes quant aux caractéristiques chimiques de l’huile.
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