Détermination de la teneur en humidité de l’isolation du transformateur

Les transformateurs de puissance sont un maillon important dans les systèmes d’alimentation électrique. Ils vous permettent de connecter des sections de réseau avec des tensions différentes et de réduire les pertes d’électricité lors de la transmission sur de longues distances.

La panne soudaine d’un seul transformateur laisse des quartiers entiers sans électricité. Pour que cela se produise aussi rarement que possible, la maintenance des transformateurs est nécessaire.

L’entretien du transformateur doit être effectué à intervalles réguliers. Mais cette fréquence peut varier en fonction de l’état actuel du transformateur, qui est déterminé à l’aide de méthodes de diagnostic.

Causes des pannes de transformateur

Les causes des pannes de transformateur peuvent être différentes. Il est difficile de collecter des statistiques à travers le monde, mais l’étude de William Bartley, qu’il a menée en 2003, peut servir de guide. Bartley a analysé 94 cas de défaillance de transformateurs de puissance et, sur cette base, a identifié les causes des accidents survenus. Parmi eux (classés des cas les plus fréquents aux moins fréquents) :

• dommages d’isolation ;
• erreurs de conception, défauts de matériaux de structure, erreurs d’installation ;
• contamination par les hydrocarbures ;
• surcharge ;
• Incendie / Explosion ;
• les surtensions du réseau ;
• les erreurs d’entretien ;
• inondation avec de l’eau ;
• mauvais contacts ;
• coup de foudre ;
•  isolation contre l’humidité.

Certaines raisons peuvent être liées. Par exemple, le mouillage d’un isolant solide entraîne une diminution de sa résistance électrique et de son claquage. Par conséquent, la teneur en humidité de l’isolation du transformateur doit être contrôlée. Allouez un isolant solide (papier) et liquide (huile). Les mesures pour chaque type d’isolation ont leurs propres spécificités.

Détermination de la teneur en humidité dans l’isolation solide

Détermination de la teneur en humidité dans l’isolation solide par des méthodes directes et indirectes. Pour la méthode directe, un échantillon de papier est nécessaire, qui est prélevé à l’aide de pinces lors de l’ouverture de la partie active du transformateur ou est déposé à l’intérieur avant la mise en service du transformateur (premier démarrage ou après réparation). Une fois retiré du transformateur, l’échantillon de papier est envoyé au laboratoire pour analyse. Étant donné que la teneur en humidité est souvent différente à différents endroits dans l’isolation solide, il peut être nécessaire de prélever plusieurs échantillons de papier.

La méthode indirecte est une évaluation de la teneur en humidité de l’isolation des enroulements du transformateur en utilisant la teneur en humidité de l’huile. Pour cela, les courbes d’équilibre de l’eau du système papier-huile sont utilisées. Ces courbes montrent la répartition de l’eau entre le papier et l’huile à différentes températures. L’abscisse montre la valeur de l’eau dans l’huile en grammes par tonne, après quoi une ligne droite est tracée perpendiculairement à l’ordonnée jusqu’à ce qu’elle coupe la courbe qui correspond à la température actuelle de l’huile. En abaissant la perpendiculaire du point d’intersection à l’axe des ordonnées, la teneur en eau dans l’isolant en papier peut être obtenue, qui est mesurée en pourcentage.

Les méthodes de courbe d’équilibre peuvent être très sujettes aux erreurs et nécessitent la détermination de la teneur en eau de l’isolant liquide. Considérez la méthode de titrage Karl Fischer populaire utilisée dans de nombreux laboratoires pour mesurer la teneur en humidité de l’huile.

Titrage Karl Fischer

La teneur en humidité de l’huile de transformateur peut être déterminée à l’aide de la méthode Karl Fischer. C’est l’une des méthodes chimiques classiques pour déterminer le contenu inconnu d’une substance dans une autre. Son essence réside dans l’ajout d’une troisième substance dont la concentration est connue. Cette substance est généralement appelée un titrant. Ensuite, le titrant interagit avec la substance, dont la concentration doit être déterminée. Après la fin de l’interaction, le volume de la substance est déterminé par le volume du titrant consommé, dans notre cas il s’agit de l’eau. Il s’agit d’un algorithme de la méthode classique de Karl Fischer. Pour le moment, il y a des modifications. En général, la méthode est applicable pour mesurer de petites quantités d’eau dans des échantillons d’huile, elle est réalisée principalement en laboratoire, nécessite l’utilisation d’un équipement spécial et l’expérience du personnel. Il existe une alternative à la mesure Karl Fischer, dont nous discuterons ci-dessous.

Appareil de mesure d’humidité dans l’huile TOR-1

La teneur en eau de l’huile express semble être prometteuse car elle donne des résultats plus rapides. GlobeCore a développé un appareil compact, portable, fiable et facile à utiliser TOR-1 (hauteur – 38 centimètres, longueur et largeur – 18 centimètres).

L’appareil TOR-1 est conçu pour déterminer la fraction massique d’eau dans les huiles isolantes, même en petites quantités. En plus de la teneur en eau en ppm absolus, l’instrument mesure également la température de l’huile. La précision et la stabilité des mesures sont obtenues grâce à l’utilisation d’un capteur capacitif insensible à la contamination pouvant être contenue dans l’huile isolante.

Après avoir appuyé sur le bouton pour lancer les mesures, les valeurs de taux d’humidité et de température apparaissent sur les indicateurs. Un résultat plus précis est disponible en dix minutes.

La classe de protection de l’appareil permet de tester l’huile isolante à proximité des transformateurs par tous les temps, et le capteur fonctionne à des températures ambiantes de -40 à +60 degrés Celsius. La fiabilité de fonctionnement est obtenue grâce à l’utilisation de boutons métalliques résistants au vandalisme, d’une protection métallique de l’élément sensible, d’une alimentation stabilisée et d’une protection intégrée des équipements électriques.

Le dispositif TOR-1 fait gagner du temps et réduit la complexité des mesures dans toutes les conditions de fonctionnement. Il peut être utilisé à la fois indépendamment et dans le cadre de laboratoires mobiles pour l’analyse d’huile en ligne sur le terrain.

D’un intérêt pratique est la détermination en ligne de l’humidité dans un transformateur, dans laquelle les mesures sont effectuées en mode automatique en continu et avec une certaine fréquence. GlobeCore a développé une telle technologie, mais nous en parlerons dans l’un des articles suivants sur notre site Web.

Que faire lors de l’humidification de l’huile dans un transformateur

La question demeure de savoir que faire si l’analyse des échantillons d’huile a montré un excès de la valeur standard pour la teneur en humidité dans les échantillons d’huile isolante sélectionnés. La première solution qui vient à l’esprit est de changer l’huile dans les transformateurs. Mais ce n’est pas rationnel, car maintenant des technologies de séchage efficaces ont été développées, qui permettent de réduire la teneur en eau aux valeurs admissibles et d’utiliser davantage l’huile dans le transformateur. GlobeCore fabrique des systèmes de séchage d’huiles de transformateur à l’aide de zéolites, ainsi qu’à haute température et à vide poussé.

La technologie de séchage de la zéolite est représentée par l’équipement de la série ZP. Il s’agit d’une ou deux cartouches dans lesquelles on verse de la zéolite – une substance à forte activité par rapport à l’absorption d’eau. Lors du pompage de l’huile à travers les cartouches, la zéolite absorbe l’eau et la retient solidement dans ses granulés. Les avantages du séchage à la zéolithe sont la simplicité de mise en œuvre du matériel et la possibilité de travailler avec des huiles contenant une quantité d’eau relativement importante.

La deuxième technologie consiste à chauffer l’huile et à évaporer les vapeurs d’eau et de gaz de sa surface à l’aide d’un vide poussé, créé par un puissant système de vide à deux étages. La technologie de séchage thermique sous vide est mise en œuvre dans les installations de la série СMM.

Pour plus d’informations sur les testeurs express de taux d’humidité et les installations de séchage d’huile de transformateur, contactez-nous via l’un des contacts indiqués dans la section correspondante du site.