Les transformateurs sont des composants essentiels du réseau électrique. Ils permettent d'augmenter ou d'abaisser la tension pour assurer une transmission et une distribution efficaces de l'électricité. L'huile isolante est l'un des éléments clés d'un transformateur, qui joue de multiples rôles essentiels à son fonctionnement. Dans cet article, nous explorerons les types d'huiles utilisées dans les transformateurs, leurs fonctions et les raisons de leur choix.

Fonctions de l'huile de transformateur

Isolation : La fonction principale de l'huile de transformateur est d'assurer l'isolation électrique. Elle remplit les espaces entre les enroulements et les autres composants du transformateur, empêchant ainsi les arcs électriques et les courts-circuits. Sa rigidité diélectrique élevée lui permet de supporter des différences de tension élevées sans claquage et de conduire l'électricité.

Refroidissement : Les transformateurs génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement en raison de la résistance des enroulements et des pertes dans le noyau. L'huile du transformateur agit comme un fluide de refroidissement, absorbant la chaleur des points chauds du transformateur. Elle circule ensuite dans le système de refroidissement (radiateurs ou ailettes de refroidissement, par exemple), où elle est dissipée dans l'environnement. Cette circulation continue contribue à maintenir le transformateur à une température de fonctionnement optimale, évitant ainsi toute surchauffe et tout risque d'endommagement des composants.

Extinction d'arc : En cas de défaut ou d'arc électrique dans le transformateur, l'huile peut contribuer à l'extinction de l'arc. Lorsqu'un arc se produit, l'arc à haute température vaporise l'huile environnante, créant une bulle de gaz. Cette bulle de gaz possède une rigidité diélectrique élevée et peut éteindre rapidement l'arc, protégeant ainsi le transformateur de tout dommage supplémentaire.

Types d'huiles de transformateur

Huile minérale : L'huile minérale est l'une des huiles de transformateur les plus couramment utilisées. Elle est obtenue à partir du pétrole brut par raffinage. Les huiles minérales offrent de bonnes propriétés d'isolation électrique, un coût relativement faible et une grande disponibilité. Elles présentent une rigidité diélectrique élevée, généralement comprise entre 60 et 70 kV/mm. Elles présentent également d'excellentes propriétés de transfert thermique, ce qui en fait des réfrigérants efficaces. Cependant, elles ne sont pas aussi respectueuses de l'environnement que d'autres options, car elles ne sont pas biodégradables et peuvent présenter un risque de pollution en cas de déversement.

Huile d'ester synthétique : Les huiles d'ester synthétiques constituent une alternative plus écologique aux huiles minérales. Elles sont synthétisées chimiquement et présentent une excellente biodégradabilité. Elles offrent une rigidité diélectrique élevée, souvent comparable, voire supérieure, à celle des huiles minérales. Elles présentent également une bonne stabilité thermique, ce qui signifie qu'elles peuvent fonctionner à des températures plus élevées sans dégradation significative. De plus, les huiles d'ester synthétiques présentent un indice de résistance au feu supérieur à celui des huiles minérales, ce qui réduit les risques d'incendie dans les installations de transformateurs.

Huile d'ester naturelle : Les huiles d'ester naturelles sont issues de sources renouvelables telles que les huiles végétales. Elles sont biodégradables et ont un impact environnemental réduit. Les esters naturels possèdent de bonnes propriétés d'isolation électrique et peuvent assurer un refroidissement efficace. Leur point d'éclair relativement élevé contribue également à une meilleure sécurité incendie. Cependant, les huiles d'ester naturelles peuvent être plus chères que les huiles minérales et leurs performances dans certaines conditions extrêmes peuvent être légèrement différentes de celles des esters synthétiques.

Facteurs affectant le choix de l'huile

Exigences électriques : La tension nominale et les caractéristiques électriques du transformateur déterminent la rigidité diélectrique minimale requise de l'huile. Les transformateurs à haute tension nécessitent des huiles à rigidité diélectrique plus élevée pour garantir une isolation fiable.

Conditions de fonctionnement : La plage de températures de fonctionnement du transformateur est un facteur crucial. Certaines huiles sont mieux adaptées aux applications à haute température, tandis que d'autres offrent des performances optimales à basse température. De plus, la présence d'humidité, de contaminants et la fréquence des cycles de charge peuvent également influencer le choix de l'huile.

Considérations environnementales : Dans les régions où la protection de l’environnement est une priorité, les huiles biodégradables telles que les esters synthétiques et naturels sont privilégiées. Ceci est particulièrement important à proximité de plans d’eau ou d’écosystèmes sensibles, car les déversements d’huiles minérales non biodégradables peuvent causer des dommages environnementaux importants.

Coût : Le coût est un facteur déterminant dans toute application industrielle. Les huiles minérales sont généralement plus rentables que les huiles synthétiques et les huiles d'esters naturelles. Cependant, la rentabilité globale des différentes huiles peut varier en fonction de facteurs tels que les coûts de maintenance, la sécurité incendie et l'impact environnemental.

En conclusion,

Le choix de l'huile pour un transformateur dépend de divers facteurs, notamment ses exigences en matière de performances électriques et thermiques, les considérations environnementales et le coût. L'huile minérale, l'huile d'ester synthétique et l'huile d'ester naturel présentent chacune leurs propriétés et avantages spécifiques. Le choix doit être effectué après une évaluation complète de ces facteurs afin de garantir un fonctionnement fiable et efficace du transformateur.