L'huile de transformateur est essentielle au fonctionnement efficace et sûr des transformateurs de puissance. Jouant à la fois le rôle d'isolant et de fluide de refroidissement, cette huile, communément appelée huile isolante de transformateur, permet de dissiper la chaleur et de maintenir la rigidité diélectrique au sein des systèmes haute tension. Cependant, l'exposition aux contraintes électriques, à l'oxygène et aux hautes températures entraîne une détérioration progressive de l'huile, provoquant la formation de composés acides, de boues et une accumulation d'humidité. Ces contaminants altèrent les propriétés isolantes et thermiques de l'huile, augmentant ainsi le risque de défaillance du transformateur.

Pour atténuer ces risques et prolonger la durée de vie des transformateurs, la régénération de l'huile est l'une des solutions les plus efficaces. Cet article examine en détail le processus de dégradation de l'huile de transformateur, les conséquences d'une huile contaminée et la manière dont la régénération permet de restaurer les performances tout en offrant une alternative durable et économique au remplacement de l'huile.

Comprendre la dégradation de l'huile de transformateur et son impact

L'huile de transformateur se dégrade naturellement avec le temps sous l'effet de son interaction avec l'environnement et des contraintes électriques internes. Cette dégradation est principalement due à l'oxydation et à la décomposition thermique, deux phénomènes qui génèrent des sous-produits indésirables.

Avec le temps, l'huile devient plus acide et se charge de boues et de composés polaires, ce qui compromet la rigidité diélectrique et la fiabilité globale du transformateur. Des contaminants peuvent également migrer dans l'isolant, accélérant sa dégradation et compliquant les opérations de réparation. Sans traitement, l'huile usée peut provoquer une série de pannes en cascade.

1. Augmentation des pertes diélectriques

Avec le temps et la contamination, l'huile de transformateur devient plus conductrice. Cela engendre des pertes diélectriques, c'est-à-dire des courants de fuite qui dissipent l'énergie sous forme de chaleur. Ces pertes se traduisent par des coûts énergétiques plus élevés et une baisse des performances du système.

2. Rigidité diélectrique réduite

L'une des propriétés essentielles de l'huile de transformateur est sa capacité à isoler les composants sous tension. Avec la dégradation de l'huile, sa rigidité diélectrique diminue en raison de la présence d'humidité, d'acides et d'autres contaminants polaires. Ceci accroît le risque de décharges électriques ou d'arcs électriques, susceptibles d'endommager les composants internes.

3. Pénétration et rétention d'humidité

L'huile vieillie est moins efficace pour repousser l'eau, ce qui peut entraîner une accumulation d'humidité interne. L'humidité, conductrice, réduit l'intégrité de l'isolation et augmente les risques de pannes. Elle peut également favoriser la corrosion interne et aggraver les effets de l'oxydation.

4. Mauvais transfert de chaleur

Les boues formées lors de la dégradation de l'huile ont tendance à se déposer sur les composants internes et entravent la dissipation de la chaleur, provoquant ainsi une surchauffe des transformateurs. Une surchauffe chronique peut entraîner une dilatation irrégulière des composants, une dégradation accélérée de l'huile et une réduction de la capacité du transformateur.

Ces problèmes sont souvent interdépendants. Par exemple, la surchauffe induite par les boues peut accroître l'oxydation, ce qui génère davantage d'acides et d'humidité. Il est donc essentiel de s'attaquer à la dégradation du pétrole dès ses premiers stades afin de prévenir les dommages à long terme.

Qu’est-ce que la récupération de l’huile de transformateur ?

La régénération de l'huile de transformateur est un procédé de restauration visant à renouveler l'huile usagée en éliminant l'humidité, les acides, les boues et autres sous-produits. Contrairement au remplacement complet de l'huile, qui peut s'avérer coûteux et néfaste pour l'environnement, la régénération est plus durable et économique. Elle peut généralement être réalisée sur site à l'aide d'unités mobiles de purification d'huile et, dans de nombreux cas, sans interrompre l'exploitation du transformateur.

L’objectif principal de la régénération est de restaurer les propriétés diélectriques et thermiques initiales de l’huile, lui permettant ainsi de fonctionner à nouveau efficacement comme isolant et fluide caloporteur. En régénérant l’huile plutôt que de la remplacer, les entreprises réduisent leur impact environnemental et prolongent la durée de vie du transformateur sans investissements importants en infrastructures.

Phases clés du processus de récupération du pétrole

La récupération efficace de l'huile de transformateur comprend trois étapes principales : les tests d'huile, l'analyse de l'huile et le processus de récupération proprement dit.

1. Tests d'huile

Avant d’entamer la récupération, il est crucial d’évaluer l’état du pétrole au moyen d’une série de tests normalisés. Ces évaluations permettent de connaître les niveaux de contamination du pétrole et d’orienter la stratégie de traitement. Les tests recommandés comprennent :

· Facteur de puissanceMesure les pertes diélectriques dans l'huile ; des valeurs élevées indiquent une contamination ou une dégradation.

· Indice d'acide: Indique la concentration de composés acides due à l'oxydation.

· Tension interfacialeDes valeurs plus faibles suggèrent une présence accrue de produits d'oxydation ou de contaminants.

· Tension de claquage diélectrique: Évalue la capacité de l'huile à résister aux contraintes électriques sans défaillance.

· Test de couleurUn indice de couleur plus élevé indique généralement une contamination ou un vieillissement.

Ces diagnostics sont généralement inclus dans les protocoles de test de l'huile des transformateurs de puissance afin de garantir la sécurité et l'efficacité de leur fonctionnement.

2. Analyse du pétrole

Après analyse, les résultats doivent être interprétés globalement pour déterminer avec précision l'état de l'huile. Aucun test isolé ne fournit une image complète ; une évaluation holistique est donc essentielle.

Selon la norme IEEE Std C57.637-2015, les huiles sont classées en deux groupes :

· Groupe IHuiles adaptées au reconditionnement (purification mécanique).

· Groupe IIHuiles en mauvais état, nécessitant une récupération complète ou une élimination en fonction de facteurs économiques.

Cette classification oriente la stratégie de maintenance et aide à déterminer si la remise en état des lieux est une option viable.

3. Le processus de récupération

Lorsque la régénération est privilégiée, elle implique un traitement à la fois mécanique et chimique pour restaurer les propriétés fonctionnelles de l'huile. Comme indiqué dans la norme IEEE C57.637-2015, la distinction entre reconditionnement et régénération est essentielle :

· Reconditionnement d'huileÉlimination mécanique des gaz dissous, de l'humidité et des particules.

· Récupération du pétroleÉlimination chimique et par adsorption des substances acides, polaires et formant des boues.

Un processus de réhabilitation complet doit comprendre les éléments suivants :

un. Traitement thermique

L'huile est chauffée pour faciliter la migration de l'humidité des matériaux isolants vers l'huile. Cela permet également de dissoudre les boues à l'intérieur du transformateur, facilitant ainsi leur extraction lors du traitement. La régénération des transformateurs sous tension contribue à ce processus en exploitant la chaleur générée par la charge.

b. Dégazage sous vide et déshydratation

L'huile chauffée est acheminée vers une colonne à vide afin d'éliminer les gaz dissous, l'humidité et les acides volatils. L'optimisation de la surface de contact à cette étape améliore le rendement. Le fonctionnement continu sous vide garantit que l'humidité extraite de l'isolant en papier ne pénètre pas à nouveau dans le transformateur.

c. Traitement à la terre de Fuller

L'huile traverse ensuite un lit de terre à foulon, une argile naturelle reconnue pour sa forte capacité d'adsorption. Ce procédé élimine efficacement les acides, les boues, les alcools et les particules de carbone. Cette étape améliore la tension interfaciale et le facteur de puissance tout en réduisant la teneur en acide.

d. Réinjection de l'inhibiteur

De nombreux transformateurs fonctionnent avec des inhibiteurs d'oxydation. Lors de la régénération, ces inhibiteurs sont éliminés de l'huile. C'est pourquoi une nouvelle dose d'un additif antioxydant approprié est injectée dans l'huile régénérée lors de sa réintroduction finale dans le transformateur, contribuant ainsi à ralentir sa dégradation ultérieure.

e. Étapes de filtration

Pour éviter que des particules métalliques ou étrangères ne retournent dans le transformateur, l'huile passe par une série de filtres. La dernière étape comprend généralement un filtre de 0,5 micron afin d'éliminer toute particule résiduelle. Ceci est essentiel pour éviter l'introduction de contaminants susceptibles de nuire aux performances d'isolation ou de provoquer une usure mécanique.

Il convient de noter que la récupération de l'huile des transformateurs est l'une des nombreuses stratégies de maintenance préventive qui peuvent compléter des programmes d'entretien d'équipements électriques plus vastes, tels que la révision des moteurs électriques, assurant ainsi la longévité d'un système de distribution d'énergie complet.

Conclusion

Maintenir une huile de transformateur de haute qualité ne se limite pas à la préservation de l'huile elle-même ; c'est essentiel pour protéger l'ensemble du système. L'accumulation de contaminants compromet la fiabilité, l'efficacité et la durée de vie des équipements. La régénération de l'huile de transformateur offre une solution complète, économique et écologique à ces problèmes, permettant aux gestionnaires d'installations de prévenir les pannes coûteuses, de prolonger la durée de vie des actifs et de garantir une alimentation électrique continue.