Dans le domaine des transformateurs de puissance, le choix de l'huile est primordial, car il joue un rôle essentiel dans le fonctionnement efficace et fiable de ces appareils électriques essentiels. L'huile pour transformateur remplit de multiples fonctions, notamment l'isolation électrique, le transfert de chaleur pour le refroidissement et l'extinction des arcs électriques en cas de défaut. Parmi les différents types disponibles, les deux plus courants sont l'huile minérale et l'huile d'ester synthétique.

Huile minérale

1. Composition et source

L'huile minérale est dérivée du pétrole brut par une série de procédés de raffinage. Elle est principalement composée d'hydrocarbures, des molécules à longue chaîne composées d'atomes d'hydrogène et de carbone. Le processus de raffinage comprend la distillation, l'extraction par solvant et l'hydrotraitement pour éliminer les impuretés et les composants indésirables, ce qui donne une huile isolante de haute qualité.

2. Caractéristiques clés

·Isolation électriqueL'huile minérale offre d'excellentes propriétés d'isolation électrique. Sa rigidité diélectrique est élevée, généralement comprise entre 60 et 70 kV/mm. Cette propriété lui permet de séparer efficacement les conducteurs électriques du transformateur, évitant ainsi les arcs électriques et les courts-circuits.

·Conductivité thermique:Elle présente également une bonne conductivité thermique, ce qui lui permet de transférer efficacement la chaleur générée dans le transformateur vers le système de refroidissement. En circulant dans le transformateur, l'huile absorbe la chaleur des points chauds, tels que les enroulements et le noyau, et la dissipe par les radiateurs ou les ailettes de refroidissement.

·ViscositéL'huile minérale présente une viscosité appropriée aux températures normales de fonctionnement. Cette viscosité permet une circulation fluide de l'huile dans le transformateur, assurant ainsi un refroidissement efficace. Cependant, sa viscosité peut être affectée par les variations de température. À basse température, elle augmente, ce qui peut compromettre l'écoulement de l'huile, tandis qu'à haute température, elle diminue, affectant potentiellement sa capacité filmogène et isolante.

3. Avantages

·Coût - EfficacitéL'huile minérale est relativement peu coûteuse par rapport à d'autres types d'huiles pour transformateurs. Sa grande disponibilité et ses procédés de raffinage bien établis contribuent à sa compétitivité en termes de coûts, ce qui en fait un choix populaire pour de nombreuses applications de transformateurs, notamment dans les installations de réseaux électriques à grande échelle où le coût est un facteur important.

·CompatibilitéIl présente une bonne compatibilité avec la plupart des matériaux des transformateurs, y compris les matériaux isolants utilisés dans les enroulements et les composants métalliques de la cuve. Cette compatibilité réduit le risque de réactions chimiques susceptibles de dégrader les performances du transformateur au fil du temps.

4. Inconvénients

·Impact environnementalL'huile minérale n'est pas biodégradable. En cas de déversement, elle peut contaminer les sols et les sources d'eau, causant ainsi des dommages environnementaux. Cette préoccupation environnementale a conduit à une surveillance et une réglementation accrues dans certaines régions concernant l'utilisation et l'élimination des transformateurs remplis d'huile minérale.

·Risque d'incendieL'huile minérale présente une résistance au feu relativement faible. Bien que les transformateurs modernes soient conçus avec des dispositifs de sécurité pour atténuer les risques d'incendie, en cas de défaut interne grave, l'huile minérale peut s'enflammer et provoquer un incendie de grande ampleur.

5. Candidatures

L'huile minérale est largement utilisée dans les transformateurs de distribution, couramment utilisés dans les zones résidentielles et commerciales, pour abaisser la tension électrique haute tension destinée à la consommation finale. Elle est également utilisée dans de nombreux transformateurs de puissance du réseau de transport, où sa rentabilité et sa fiabilité en font un choix idéal pour les applications de transfert d'énergie à grande échelle.

Huile d’ester synthétique

1. Composition et source

L'huile d'ester synthétique est synthétisée chimiquement plutôt que dérivée de sources naturelles comme le pétrole brut. Elle est généralement obtenue par réaction d'acides gras avec des alcools ou par d'autres procédés chimiques. Les esters synthétiques obtenus présentent une structure moléculaire bien définie, qui peut être adaptée pour présenter des propriétés spécifiques.

2. Caractéristiques clés

·Haute résistance diélectriqueL'huile d'ester synthétique présente souvent une rigidité diélectrique comparable, voire supérieure, à celle de l'huile minérale, offrant ainsi une excellente isolation électrique. Elle est donc idéale pour les transformateurs haute tension, où une isolation fiable est essentielle.

·Stabilité thermiqueSa stabilité thermique exceptionnelle lui permet de fonctionner à des températures plus élevées sans dégradation significative. Cette propriété est particulièrement avantageuse pour les transformateurs fonctionnant sous de fortes charges ou dans des environnements à température ambiante élevée, car il peut résister à des températures élevées et maintenir ses performances sur une période prolongée.

·BiodégradabilitéL'un des principaux avantages de l'huile d'ester synthétique est sa grande biodégradabilité. En cas de déversement, elle peut se décomposer naturellement dans l'environnement, réduisant ainsi le risque de dommages environnementaux à long terme.

3. Avantages

·Sécurité incendie renforcéeL'huile d'ester synthétique présente une résistance au feu bien supérieure à celle de l'huile minérale. Son point d'éclair et sa température d'auto-inflammation sont plus élevés, ce qui réduit son risque d'inflammation en cas de défaut électrique. Cette propriété en fait un choix privilégié pour les installations où la sécurité incendie est une préoccupation majeure, comme dans les bâtiments à forte fréquentation ou à proximité d'infrastructures sensibles.

·Durée de vie plus longueGrâce à son excellente stabilité thermique et à sa résistance à l'oxydation, l'huile ester synthétique a généralement une durée de vie plus longue que l'huile minérale. Cela permet de réduire les coûts de maintenance et les remplacements d'huile du transformateur tout au long de sa durée de vie.

4. Inconvénients

·Coût plus élevéL'huile d'ester synthétique est plus coûteuse à produire que l'huile minérale. La complexité des procédés de synthèse chimique et le coût des matières premières contribuent à son prix élevé. Ce facteur de coût peut limiter son utilisation généralisée dans certaines applications sensibles aux coûts.

·Défis de compatibilitéBien que l'huile d'ester synthétique soit compatible avec de nombreux matériaux de transformateurs, des problèmes de compatibilité peuvent survenir avec certains types de joints. Une attention particulière et des tests rigoureux sont nécessaires lors de la conception et de l'installation des transformateurs utilisant de l'huile d'ester synthétique afin de garantir une compatibilité optimale.

5. Candidatures

L'huile d'ester synthétique est de plus en plus utilisée dans les transformateurs haute tension en milieu urbain, où la sécurité incendie et les préoccupations environnementales sont plus importantes. Elle est également utilisée dans les transformateurs installés dans les installations industrielles où les conditions d'exploitation sont difficiles. Sa durée de vie prolongée permet de réaliser des économies significatives à long terme.

En conclusion, l'huile minérale et l'huile d'ester synthétique sont deux types importants d'huiles pour transformateurs, chacune présentant ses propres caractéristiques, avantages et inconvénients. Le choix entre les deux dépend de divers facteurs, notamment les exigences spécifiques de l'application du transformateur, les considérations financières, les préoccupations environnementales et les exigences de sécurité incendie.