L’humidité est l’une des plus grandes menaces pour un transformateur de puissance. Elle se manifeste rarement par une défaillance soudaine ou un déclenchement immédiat des protections. Au contraire, elle s’accumule progressivement, année après année, jusqu’au jour où elle entraîne une diminution de la rigidité diélectrique de l’isolation, une réduction de la durée de vie du transformateur ou, dans le pire des cas, un court-circuit interne.

Pourquoi l’humidité dans l’isolation du transformateur est-elle si dangereuse ?

L’isolation en cellulose (papier/carton pressé) à l’intérieur d’un transformateur est sans doute son composant le plus précieux. Son état détermine en grande partie la durée pendant laquelle le transformateur peut fonctionner en toute sécurité.

Un fait essentiel concernant le vieillissement de l’isolation est que la vitesse de vieillissement de la cellulose dépend fortement de la température.

Température	Durée de vie de l’isolation
100 °C	≈ 20 ans
110 °C	≈ 5 ans

C’est pourquoi, dans des conditions normales d’exploitation, remplacer un transformateur de puissance simplement parce qu’il a atteint sa durée de vie nominale de 25 ans n’est souvent pas économiquement justifié. Dans de nombreux cas, l’équipement conserve encore une durée de vie résiduelle importante.

Le problème est que l’humidité n’attend pas un moment opportun pour s’accumuler. Après 25 à 30 ans de fonctionnement, la teneur en humidité de l’isolation peut atteindre un niveau qui affecte considérablement la fiabilité du transformateur ainsi que sa durée de vie restante. La vitesse d’accumulation de l’humidité est directement liée à la charge à laquelle le transformateur a été soumis tout au long de sa durée de service.

Pourquoi une révision générale classique n’est pas la meilleure solution contre l’humidité

Ramener la teneur en humidité de l’isolation à un niveau acceptable nécessite généralement une révision générale, dont le séchage de l’isolation constitue l’une des étapes les plus longues.

Le séchage de l’isolation peut représenter 25 à 50 % de la durée totale de la révision.
Plus le transformateur est grand, plus le processus devient complexe en raison du volume et de la masse plus importants de l’isolation.
Les méthodes conventionnelles de séchage (haute température et vide) peuvent elles-mêmes endommager une isolation déjà fragilisée par le vieillissement.
Une installation complète de révision est nécessaire, et les travaux sont souvent limités aux périodes où la température ambiante est supérieure à 0 °C.
L’ouverture de la cuve du transformateur sur site introduit des risques supplémentaires.

Pour des raisons à la fois techniques et économiques, il est beaucoup plus judicieux de maintenir en permanence l’humidité de l’isolation dans des limites sûres plutôt que d’essayer de résoudre le problème pendant la courte période disponible lors d’une révision programmée.

D’où provient réellement l’humidité ?

Dans un transformateur hermétique, il n’existe essentiellement que deux sources d’humidité.

1. L’atmosphère

Les imperfections de conception ou de maintenance (joints, reniflards, garnitures) permettent progressivement à l’humidité extérieure de pénétrer dans le transformateur.

Taux d’accumulation typique : 0,03 à 0,05 % par an.

2. Le vieillissement comme sous-produit

L’oxydation et le vieillissement thermique de l’isolation en cellulose et de l’huile de transformateur sont inévitables tout au long de la durée de vie du transformateur. L’humidité est l’un des sous-produits naturels de ces processus.

Taux d’accumulation typique : 0,04 à 0,05 % par an.

À quoi cela correspond en chiffres

Étape	Teneur en humidité de l’isolation solide
Après fabrication	0,5 à 0,8 %
Immédiatement après l’installation	pas plus de ≈ 1 %
Après 25 ans de fonctionnement (estimation)	2,7 à 3,0 %
Limite de sécurité généralement admise	pas plus de ≈ 2 %

Une idée reçue très répandue

La présence d’huile de transformateur ne protège pas l’isolation solide contre l’absorption d’humidité ; elle ne fait que ralentir ce processus. L’humidité migre en permanence entre l’huile et le papier.

La capacité de l’huile de transformateur à retenir l’eau dépend fortement de la température, tandis que le point de saturation en humidité du papier reste d’environ 17 %, quelle que soit la température. En d’autres termes, le papier continuera à absorber l’humidité contenue dans l’huile pendant très longtemps avant que l’équilibre ne soit atteint.

Pourquoi une teneur élevée en humidité de l’isolation est dangereuse

Un excès d’humidité dans l’isolation solide n’est pas seulement une valeur supplémentaire dans un rapport d’essai. En pratique, il :

augmente le risque de courts-circuits internes ;
rend les réparations futures plus longues et plus difficiles, réduisant l’intervalle entre les révisions générales ;
réduit directement la durée de vie utile restante du transformateur ;
abaisse la température maximale que l’isolation peut supporter en toute sécurité, ce qui réduit la capacité de surcharge du transformateur.

Pourquoi est-il si difficile de mesurer précisément l’humidité ?

Ce qui se produit	Pourquoi cela complique l’évaluation
La température diminue	L’humidité se condense sous forme de gouttelettes sur les surfaces solides ou forme des chemins conducteurs.
La température augmente	L’humidité est libérée de l’isolation humide, tandis que les microcapillaires se remplissent de bulles de vapeur, augmentant le risque de courts-circuits.
Température inférieure à 0 °C	L’eau gèle en cristaux de glace, créant un risque d’endommagement lors de la mise sous tension.
Migration entre les couches	Les vitesses de migration de l’humidité de l’huile vers le papier et du papier vers l’huile diffèrent, ce qui rend une évaluation précise plus difficile.

La situation est encore compliquée par le fait que jusqu’à 98 % de toute l’humidité présente dans un transformateur est contenue dans l’isolation en cellulose, qui est également la partie la plus difficile à mesurer directement.

En pratique, la teneur en humidité du papier est estimée indirectement à partir de la teneur en eau de l’huile de transformateur à l’aide de courbes d’équilibre, dont la précision augmente avec la température de l’échantillon.

Une solution pratique : un séchage continu et en douceur plutôt qu’une intervention périodique

Étant donné que l’humidité s’accumule en permanence et que la majeure partie de celle-ci est concentrée dans le composant du transformateur le plus difficile à sécher – l’isolation en cellulose –, la stratégie la plus efficace à long terme ne consiste pas à effectuer un séchage ponctuel tous les quelques décennies, mais à assurer une filtration continue qui maintient à la fois l’huile et le papier secs pendant toute la durée de vie du transformateur.

C’est précisément à ce besoin que répond l’unité de séchage continu en ligne de l’huile CMM-260C.

Principe de fonctionnement

L’unité est raccordée directement au transformateur.

L’huile du transformateur circule en continu à travers des colonnes d’adsorption.

Lors de son passage dans les colonnes, l’huile libère son humidité, qui est retenue par le sorbant.

Grâce à des pores spécialement dimensionnés pour les molécules d’eau, le sorbant n’adsorbe ni les inhibiteurs d’oxydation, ni les gaz dissous, ni les composés furaniques. Par conséquent, il n’influence pas les résultats des diagnostics de routine des transformateurs, notamment l’analyse des gaz dissous (DGA), l’analyse des furanes et les autres essais normalisés.

Pourquoi cette unité sèche non seulement l’huile, mais aussi l’isolation solide

Dans un transformateur en fonctionnement sous charge, l’humidité migre en permanence entre l’isolation des enroulements et l’huile du transformateur afin d’atteindre un état d’équilibre.

En maintenant continuellement l’huile à l’état sec, l’unité crée un gradient de concentration stable qui extrait progressivement l’humidité de la cellulose par diffusion, sans température élevée, sans vide et sans ouvrir la cuve du transformateur.

Ce procédé est beaucoup plus doux que les méthodes de séchage conventionnelles, ce qui est particulièrement important pour une isolation déjà vieillie et mécaniquement fragilisée.

L’unité offre une capacité d’au moins 30 L/h et peut adsorber jusqu’à 9 litres d’eau pendant toute la durée de vie du sorbant.

Le raccordement au transformateur prend moins d’une heure, et l’unité est compatible avec les transformateurs de tous les fabricants et de tout âge, qu’ils soient récemment installés ou en service depuis plusieurs décennies.

Le procédé ne nécessite ni chauffage de l’huile ni surveillance continue par un opérateur. L’unité est disponible en deux versions, avec ou sans enceinte de protection.

Comme elle fonctionne sans chauffage et sans surveillance permanente, l’unité convient également aux transformateurs installés dans des sites éloignés ou difficiles d’accès.