Les transformateurs sont l'épine dorsale des systèmes électriques, assurant l'efficacité du transport et de la distribution de l'électricité. Au cœur de ces dispositifs vitaux se trouve l'huile de transformateur, qui assure de multiples fonctions essentielles telles que l'isolation électrique, la dissipation thermique et l'extinction de l'arc électrique. Cependant, avec le temps, la qualité de cette huile peut se dégrader, compromettant les performances et la sécurité du transformateur. Il est essentiel de reconnaître les signes d'une huile de transformateur défectueuse pour maintenir la fiabilité des infrastructures électriques et prévenir les pannes coûteuses.

Inspection visuelle : le premier indice

L'une des méthodes les plus simples et les plus rapides pour évaluer l'état de l'huile de transformateur est une inspection visuelle. Une huile de transformateur fraîche et de haute qualité est généralement claire et de couleur pâle, ambrée ou jaune paille. À mesure que l'huile se dégrade, son aspect change sensiblement. Un noircissement important de l'huile est souvent un signe précoce de problème. L'oxydation, qui se produit lorsque l'huile réagit avec l'oxygène au fil du temps ou à la suite d'une exposition à des températures élevées, peut entraîner la formation de sous-produits d'oxydation qui teintent l'huile plus foncée, allant du brun foncé au noir presque.

Outre les changements de couleur, la présence de particules en suspension, de sédiments ou de boues dans l'huile est préoccupante. Ces substances peuvent s'accumuler suite à des réactions chimiques dans l'huile, à la dégradation des matériaux isolants ou à la pénétration de contaminants externes. Par exemple, si le papier isolant à l'intérieur du transformateur commence à se dégrader, de minuscules fibres peuvent se mélanger à l'huile, créant un aspect trouble ou trouble. Des sédiments peuvent également se former au fond de la cuve du transformateur avec le temps, ce qui peut obstruer les voies d'écoulement de l'huile et réduire l'efficacité du transfert thermique.

Tests de propriétés physiques : quantification de la dégradation

Au-delà des indices visuels, des tests spécifiques de propriétés physiques peuvent fournir des informations plus précises et quantitatives sur l'état de l'huile. L'un des tests les plus importants est la mesure de la rigidité diélectrique. Une huile de transformateur présentant une bonne rigidité diélectrique peut supporter des tensions électriques élevées sans se dégrader ni provoquer de fuite de courant. Lorsque l'huile se dégrade, sa rigidité diélectrique diminue considérablement. Une faible valeur de rigidité diélectrique indique que les propriétés isolantes de l'huile sont compromises, ce qui augmente le risque de claquages ​​électriques dans le transformateur. Ce test consiste généralement à appliquer une tension croissante entre deux électrodes immergées dans l'échantillon d'huile et à déterminer la tension à laquelle l'huile cesse d'isoler, provoquant une étincelle ou un arc électrique.

La viscosité est une autre propriété physique essentielle à prendre en compte. L'huile de transformateur neuve présente une viscosité relativement faible, ce qui lui permet de circuler librement et de transférer efficacement la chaleur par convection. Avec le vieillissement et la dégradation de l'huile, sa viscosité peut augmenter en raison de la formation de polymères et d'autres composés à poids moléculaire élevé. Une huile trop visqueuse ne circulera pas aussi efficacement dans le transformateur, ce qui entravera la dissipation thermique et risquera d'entraîner une surchauffe de ses composants. Mesurer la viscosité de l'huile à des températures spécifiques peut aider à déterminer si elle s'écarte de la plage acceptable pour un bon fonctionnement.

Analyse chimique : dévoiler les changements internes

L'analyse chimique permet de mieux comprendre la composition chimique et l'état de l'huile du transformateur. La mesure de l'indice d'acidité totale (TAN) est un test chimique courant. Au fil du temps, l'oxydation et d'autres réactions chimiques dans l'huile produisent des sous-produits acides. La valeur TAN représente la quantité d'acide présente dans l'huile, exprimée en milligrammes d'hydroxyde de potassium par gramme d'huile (mg KOH/g). Une valeur TAN croissante indique que l'huile devient plus acide, ce qui peut corroder les composants métalliques du transformateur, tels que les conducteurs d'enroulement et la cuve, et dégrader davantage les matériaux d'isolation.

L’analyse des gaz dissous dans le pétrole est également extrêmement précieuse. Comme le transformateur fonctionne dans des conditions normales, une petite quantité de gaz se dissout naturellement dans l’huile. Cependant, en cas de défauts internes, tels qu'un arc électrique, des décharges partielles ou une surchauffe, des gaz supplémentaires sont générés. Ceux-ci comprennent l'hydrogène, le méthane, l'éthane, l'éthylène et l'acétylène. En utilisant des techniques de chromatographie en phase gazeuse pour analyser les types et les concentrations de ces gaz dissous, les ingénieurs peuvent diagnostiquer la nature et la gravité des problèmes potentiels au sein du transformateur. Par exemple, une concentration élevée d'acétylène est souvent associée à des défauts d'arc à haute énergie, qui peuvent rapidement conduire à une panne catastrophique s'ils ne sont pas traités rapidement.

Symptômes de fonctionnement : signaux provenant du transformateur

Les performances et le comportement du transformateur lui-même peuvent également indiquer clairement une huile de mauvaise qualité. Un fonctionnement bruyant du transformateur, avec des bourdonnements, des bourdonnements ou des cliquetis anormaux, peut être le signe d'une huile de mauvaise qualité. Une isolation réduite due à une huile dégradée peut provoquer des décharges électriques, à l'origine de ces bruits inhabituels. De plus, une augmentation significative de la température du transformateur au-dessus des niveaux de fonctionnement normaux malgré une charge constante peut être due à une diminution des capacités de dissipation thermique de l'huile. À mesure que l'huile se dégrade et que sa capacité à transférer efficacement la chaleur diminue, les composants internes du transformateur peuvent surchauffer, entraînant un vieillissement accéléré et une défaillance potentielle.

En conclusion, déterminer si l'huile d'un transformateur est détériorée nécessite une combinaison d'inspections visuelles, de tests de propriétés physiques, d'analyses chimiques et de surveillance des symptômes de fonctionnement du transformateur. Une évaluation régulière de l'état de l'huile est essentielle non seulement pour maintenir la fiabilité et l'efficacité du transformateur, mais aussi pour garantir la sécurité de l'ensemble du système électrique. En étant vigilants et en prenant les mesures appropriées dès la détection de signes de dégradation, les opérateurs de réseaux électriques peuvent éviter des pannes coûteuses et prolonger la durée de vie de leurs précieux équipements électriques.