La fiabilité, l'efficacité et la longévité des transformateurs reposent sur des tests et des diagnostics rigoureux de l'huile. L'huile de transformateur sert à la fois d'isolant et de liquide de refroidissement. Cependant, au fil du temps, ses performances peuvent être affectées par des températures élevées et des contraintes thermiques, une dégradation chimique, des arcs électriques, des infiltrations d'humidité et une contamination particulaire.

Des tests réguliers de l'huile des transformateurs de puissance permettent de détecter les défauts précoces, tels que la surchauffe et la détérioration de l'isolation, avant qu'ils ne dégénèrent en pannes coûteuses. Ces diagnostics sont indispensables aux gestionnaires d'actifs et aux professionnels de la maintenance qui cherchent à garantir des performances optimales des transformateurs.

Pourquoi il est essentiel de tester régulièrement l'huile de transformateur

L'huile de transformateur est essentielle au fonctionnement sûr et efficace des transformateurs. Elle isole les composants sous tension, dissipe la chaleur et protège contre l'humidité et la contamination. Sans contrôles réguliers, une dégradation peut passer inaperçue, entraînant une diminution de la rigidité diélectrique, une réduction de la capacité de refroidissement et une réduction de la durée de vie du transformateur.

Les principales raisons pour lesquelles il est important d’effectuer des tests d’huile de routine sont :

· Détection préventive des défauts: identifier les problèmes tels que l'absorption d'humidité, l'arc de combustion, la dégradation de la cellulose ou la défaillance de l'isolation avant que la défaillance ne se produise.

· Sécurité opérationnelle et conformité: maintenir l'huile dans les normes établies par l'ASTM, l'IEC et d'autres directives de l'industrie pour garantir un fonctionnement sûr.

· Optimisation des coûts:La maintenance proactive est plus économique que les réparations d'urgence ou le remplacement de composants.

Tests de base pour le diagnostic de l'huile de transformateur

Un programme de tests complet comprend généralement les évaluations clés suivantes :

1. Inspection visuelle et physique

Les contrôles initiaux révèlent une décoloration, une turbidité ou des boues. Les propriétés physiques telles que la viscosité, la densité et le point d'éclair sont mesurées pour garantir la conformité opérationnelle. Les normes ASTM D1524 (densité relative), ASTM D92 (point d'éclair) et ASTM D1500 (indice de couleur) sont couramment utilisées.

2. Test de tension de claquage diélectrique (BDV)

Ce test quantifie la résistance de l'huile aux contraintes électriques. Une rampe de tension élevée est appliquée jusqu'à la défaillance électrique de l'huile entre les électrodes standard. Conformément aux normes CEI 60156 et ASTM D877/D1816, des tests répétés (généralement cinq essais) déterminent une tension de claquage moyenne. Une faible tension de claquage indique la présence de contaminants tels que de l'humidité, des particules ou des sous-produits de dégradation.

3. Analyse des gaz dissous (DGA)

La DGA identifie les gaz tels que l'hydrogène, le méthane, l'éthylène et l'acétylène dissous dans l'huile afin de détecter les surchauffes, les arcs électriques ou les décharges partielles. Diverses normes, telles que les normes CEI 60599 et IEEE C57.104, définissent des seuils de concentration et des interprétations des rapports de gaz, ce qui permet de diagnostiquer avec précision le type et la gravité des défauts.

4. Test de teneur en humidité

L'eau diminue la rigidité diélectrique et favorise la détérioration des isolants solides. Le test de teneur en humidité, ou test de titrage Karl Fischer, mesure l'humidité en parties par million (ppm), guidant ainsi des décisions telles que le dégazage ou le remplacement.

5. Acidité (valeur de neutralisation / TAN)

L'oxydation de l'huile entraîne une accumulation d'acide. L'indice d'acidité totale (TAN), généralement conforme à la norme ASTM D974, quantifie l'acidité. Une huile dont la teneur dépasse 0,25 mg KOH/g est considérée comme dégradée.

6. Tension interfaciale (IFT)

Ce test mesure la résistance de l'huile à la formation de boues et de contaminants et est souvent utilisé en complément des tests d'acidité pour évaluer la qualité de l'huile. Les huiles propres présentent une acidité comprise entre 40 et 50 dynes/cm, tandis que des valeurs inférieures à environ 24 dynes/cm suggèrent une contamination ou la formation de boues.

7. Analyse du furane

Ce test détecte les composés furaniques, indicateurs de la dégradation de l'isolant cellulosique. Des niveaux élevés de furane indiquent souvent un vieillissement thermique ou une dégradation mécanique de l'isolant en papier.

Meilleures pratiques pour les tests d'huile de transformateur

1. Assurer des techniques d'échantillonnage appropriées

Des procédures d'échantillonnage appropriées sont essentielles à l'ensemble du processus d'analyse, car des échantillons de mauvaise qualité conduisent naturellement à des résultats erronés. Une exigence essentielle pour cette tâche est d'utiliser des récipients propres et bien fermés, idéalement des flacons en verre de 500 ml avec bouchons polycone. Autres recommandations essentielles :

· Faire appel à du personnel qualifié, interne ou à des experts externes, pour l’échantillonnage.

· Dans la mesure du possible, utilisez des kits d’échantillonnage spécialisés avec des bouchons, des tubes en acier inoxydable et des chiffons non pelucheux.

· Purgez au moins 500 ml d'huile avant de prélever l'échantillon de test.

· Enregistrez la température de l’huile lors de l’échantillonnage, car cela est essentiel pour des lectures précises de l’humidité.

· Sceller, étiqueter et protéger immédiatement les échantillons de la lumière ou de la chaleur.

2. Collaborer avec des laboratoires accrédités

Choisissez des laboratoires certifiés pour réaliser des tests conformes aux normes ASTM, CEI et ISO. Les installations accréditées utilisent des méthodes normalisées garantissant leur fiabilité, par exemple la norme ASTM D877 pour la tension de claquage et la norme D3612 pour la DGA. Vérifiez toujours l'étalonnage, le statut d'accréditation et le délai d'exécution du laboratoire.

3. Surveiller les paramètres de base et les suivre

Privilégiez les tests offrant les informations prédictives les plus précieuses, tels que les tests BDV, DGA, d'humidité, d'acidité, IFT et furane. De plus, suivez les mesures au fil du temps pour identifier les tendances, car des variations progressives peuvent signaler des défauts en développement, même dans des limites acceptables.

4. Tenir des registres détaillés

Stockez les résultats des tests, les dates d'échantillonnage, les conditions ambiantes, les données de charge de l'équipement et les actions de maintenance de manière et à un endroit appropriés. L'analyse des tendances de ces données peut faciliter l'évaluation et la planification de l'état des actifs. Corrélez les tests d'huile avec des événements tels que la révision du générateur pour évaluer l'intégrité globale du système.

5. Mettre en œuvre une surveillance en ligne pour les actifs critiques

Pour un diagnostic en temps réel, les transformateurs critiques bénéficient de moniteurs en ligne mesurant l'humidité, la DGA, la BDV et la température. Ces systèmes fournissent des alertes précoces et réduisent le recours à des échantillonnages périodiques.

6. Agir rapidement à partir des résultats du diagnostic

Lorsque les analyses révèlent des anomalies (par exemple, augmentation de l'acétylène, faible volume de liquide de dilution, forte humidité), il faut réagir rapidement. Les mesures correctives peuvent inclure :

· Filtration ou traitement de l'huile

· Systèmes de séchage et tours de dégazage

· Remplacement ou récupération partielle de l'huile

· Maintenance corrective des transformateurs (par exemple, entretien du changeur de prises, remplacement des traversées)

Retarder l’action peut accélérer la dégradation et augmenter le risque de panne.

7. Planifiez les tests en fonction de leur criticité

Adoptez un calendrier tenant compte des risques :

· Transformateurs critiques:tests trimestriels ou semestriels.

· Unités non critiques:annuelle ou bisannuelle, selon l'exposition et le stress opérationnel.

Conformez-vous aux politiques d'actifs IEEE, ASTM et spécifiques aux services publics pour déterminer les intervalles.

Flux de travail de test complet

1. Préparation du prééchantillonnage: planifier, isoler, purger.

2. Recueillir un échantillon:rincer puis recueillir dans un récipient hermétique.

3. Vérifications sur le terrain: effectuer une DGA ou une BDV de base sur site si nécessaire.

4. Livrer au laboratoire:avec données de température et chaîne de traçabilité.

5. Traitement et analyse: le laboratoire exécute une batterie complète de tests.

6. Rapport de révision: évaluer les paramètres et les tendances.

7. Planification de l'atténuation: définir des mesures correctives.

8. Enregistrer les mises à jour:intégrer les résultats aux systèmes de gestion des actifs.

Intégration avec les programmes de maintenance des transformateurs

Les analyses d'huile ne constituent qu'un élément d'une stratégie rigoureuse de contrôle de l'état de santé des transformateurs. Envisagez de compléter les diagnostics d'huile par les éléments suivants :

· Inspections visuelles: recherchez la corrosion du réservoir, les fuites, l'état de la peinture et l'intégrité des bagues.

· Relevés thermographiques: détecter les points chauds anormaux au niveau des traversées, des changeurs de prises et des connexions.

· Tests électriques hors ligne: tels que les tests de facteur de puissance/mégohmmètre, le rapport de tours, l'analyse de fréquence de balayage pour des contrôles de santé plus approfondis.

· Vibrations et bruit: suivre les signaux anormaux dans le réservoir du transformateur.

· Documentation et formation du personnel: s'assurer que le personnel d'échantillonnage et d'entretien est correctement formé.

Cette approche à plusieurs volets identifie les défauts au niveau de l’isolation, de l’enroulement ou du noyau.

Conclusion

Les tests et diagnostics d'huile de transformateur sont des piliers indispensables à la fiabilité, à la performance et à la sécurité des actifs. Un programme global de maintenance préventive peut réduire considérablement les risques de défaillance et prolonger la durée de vie des équipements, tout en offrant de meilleurs résultats et des économies par rapport aux réparations réactives après défaillance. Grâce à une documentation rigoureuse, des calendriers structurés et un personnel formé, les tests d'huile de transformateur deviennent un facteur proactif d'excellence opérationnelle.