Mesure de la teneur en hydrogène dans l’huile de transformateur

L’huile est utilisée dans un transformateur pour isoler les pièces sous tension et évacuer la chaleur. Ce sont deux fonctions principales, mais il y en a aussi une troisième : les huiles isolantes sont un bon support d’information avec lequel il est possible de diagnostiquer l’évolution de divers défauts. Cela est dû au fait que pendant le fonctionnement du transformateur et avec le développement de divers défauts, des gaz se forment qui pénètrent dans l’huile. Il ne reste plus qu’à « lire » les informations de l’huile et les interpréter correctement.

Analyse chromatographique de l’huile de transformateur

Aujourd’hui, la méthode la plus développée de « lecture » des informations de l’huile de transformateur est la méthode d’analyse chromatographique des gaz dissous.

Si le transformateur fonctionne normalement et sans défauts, après un certain temps, seuls du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone, parfois du méthane, ainsi que de l’oxygène et de l’azote apparaîtront dans l’huile. La présence d’autres gaz indique des processus indésirables dans le transformateur, par exemple la décomposition de l’huile et de l’isolation en papier. L’essence de la méthode d’analyse chromatographique est de mesurer les concentrations de gaz dissous dans l’huile. Ces concentrations sont en outre utilisées pour déterminer le type de défauts en développement.

Voici une liste de gaz clés, dont l’apparition dans l’huile est la plus typique des défauts de transformateur :

• hydrogène – décharges partielles, décharges d’étincelles et d’arcs ;
• acétylène – arc électrique, décharges d’étincelles ;
• éthylène – chauffage de l’huile et de l’isolation solide à des températures supérieures à 600 ° C ;
• méthane – l’huile et les isolants solides sont chauffés à des températures de 400-600°C, le chauffage de l’isolant s’accompagne de décharges ;
• éthane – l’huile et le papier sont chauffés à des températures de 300-400°C ;
• monoxyde de carbone et dioxyde de carbone – isolation contre l’humidité, vieillissement de l’huile et ( ou ) du papier possible ;
• dioxyde de carbone – l’isolant en papier est chauffé.

Méthodes de détermination et d’évaluation de la nature du développement de défauts dans un transformateur en fonction de la concentration de gaz dissous

Les méthodes de détermination et d’évaluation de la nature des défauts d’un transformateur reposent dans la plupart des cas sur le calcul du rapport des différentes paires de gaz. La principale différence réside dans la quantité de gaz d’essai et les combinaisons de paires de ces gaz. Par exemple, la méthode Rogers utilise trois ratios de cinq gaz, la méthode Dornenburg utilise quatre ratios de cinq gaz, la méthode IEC (IEC 60599) utilise trois ratios de cinq gaz, etc. Un testeur DGA (Dissolved Gas Analyzer) est utilisé pour mesurer les concentrations de gaz.

L’une des plus populaires est la technique du Triangle Duval. Il ne s’agit pas d’une approche informatique et logique, mais d’une approche graphique pour déterminer les défauts du transformateur. La technique est basée sur la mesure de la concentration de trois gaz – C2H2, C2H4, CH4. Sur la base des valeurs numériques de ces concentrations, un point est tracé sur un graphique présenté sous la forme d’un triangle. Selon la méthode de Duval, l’aire du triangle est divisée en sept zones, et chaque zone correspond à un défaut spécifique du transformateur. En fonction de la zone dans laquelle se situe le point, une conclusion est faite sur le type de défaut.

Le point est construit comme suit. Les concentrations résultantes de gaz C2H2, C2H4, CH4 sont converties en pourcentages, dont chacun est déposé sur le côté correspondant du triangle. A partir de chaque point du côté du triangle, trois lignes sont tracées parallèlement au côté retardé et leur intersection donnera le point souhaité pour diagnostiquer le défaut.

La question se pose : existe-t-il une alternative plus simple au triangle de Duval? Pour obtenir des informations primaires sur l’état du transformateur, vous pouvez utiliser la mesure de concentration et la dynamique de son changement pour un gaz – l’hydrogène. Habituellement, ces informations sont suffisantes au moins pour prendre une décision éclairée pour effectuer un diagnostic plus approfondi basé sur plus de gaz.

Les causes et les mesures de l’hydrogène dans l’huile

L’hydrogène apparaît dans l’huile de transformateur sous forme de gaz de recombinaison lorsque les liaisons C – H les plus faibles sont rompues sous l’action de décharges partielles résultant de la réaction d’ionisation.

Pourquoi est-il pratique d’utiliser l’hydrogène pour obtenir des informations primaires sur l’état d’un transformateur? Il y a plusieurs raisons. Premièrement, l’hydrogène est l’un des premiers gaz à être produit lorsqu’un problème survient dans un transformateur. Il commence à se démarquer déjà à une température de 150 ° C. Deuxièmement, il est pratique de mesurer l’hydrogène dans l’huile en raison du fait que ce gaz se caractérise par une faible solubilité dans l’huile et une capacité de diffusion élevée, il est donc plus facile de le détecter même à de faibles concentrations, diagnostiquant ainsi un éventuel défaut au stade initial.

La détermination rapide de l’hydrogène dans le transformateur vous donne le temps de terminer l’analyse chromatographique des gaz dissous (si nécessaire).

Analyseur d’hydrogène et d’humidité pour transformateur

Des mesures expresses de l’hydrogène sont effectuées à l’aide d’instruments spéciaux. L’un de ces appareils a été développé par les spécialistes de GlobeCore s’appelle TOR-2.

L’appareil de mesure du niveau d’hydrogène dans l’huile TOR-2 a une taille compacte et un faible poids, il est donc facile à transporter et à transporter jusqu’au lieu de fonctionnement du transformateur pour l’analyse des échantillons prélevés. TOR-2 fournit l’ensemble de paramètres le plus nécessaire pour un diagnostic rapide des défauts du transformateur. Il est utilisé pour déterminer l’hydrogène dans l’huile de transformateur et la teneur en eau dans les huiles minérales et les huiles essentielles.

Les principaux avantages du dispositif TOR-2 :

• la formation à l’utilisation de l’appareil ne prend que quelques heures et le test d’huile est effectué par une seule personne de manière simple et rapide ;
• grande vitesse de mesure. Après l’échantillonnage, il est nécessaire d’allumer l’appareil et de lancer le processus de mesure. Les premiers résultats seront disponibles sur l’écran LCD dans dix minutes ;
• pour faciliter l’utilisation et le traitement des données, une mini-imprimante est intégrée à l’appareil, à l’aide de laquelle vous pouvez toujours imprimer un chèque avec les résultats du test ;
• une précision de mesure élevée, obtenue grâce aux caractéristiques de conception des capteurs et à leur contact direct avec l’huile. Le capteur d’humidité capacitif n’est pas affecté par les contaminants dans l’échantillon d’huile. Et le capteur d’hydrogène ne détecte que l’hydrogène et est insensible aux autres gaz ;
• l’appareil est universel et peut être utilisé pour diagnostiquer et prévenir le développement de défauts non seulement dans les transformateurs, mais aussi dans les câbles à bain d’huile, les traversées haute tension, les inductances shunt et les changeurs de prises en charge.

Cela donne aux compagnies d’électricité une solution simple qui garantit un fonctionnement sans problème des équipements électriques.

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