Régénération de l’huile de transformateur – théorie, technologie et équipement

Chaque année, des milliers de tonnes d’huiles usagées sont générées dans le monde, qui sont déchargées des transformateurs, des machines-outils, des presses et des compresseurs. Ces déchets ne doivent pas être rejetés dans l’environnement car ils polluent l’eau et le sol, tuent les animaux et détériorent la santé humaine.

Par conséquent, il est nécessaire d’éliminer l’huile usagée ou de la régénérer pour la réutiliser. D’un point de vue économique et environnemental, la régénération est la solution privilégiée. Il économise l’huile à partir de laquelle les huiles sont fabriquées, réduit le coût d’achat de nouvelles huiles et d’élimination des huiles usagées, ainsi que la quantité de déchets dangereux.

Dans cet article, nous examinerons les technologies et les équipements de régénération en utilisant l’exemple de l’huile, qui est utilisée dans les transformateurs pour l’isolation électrique des éléments et la dissipation thermique.

Raisons du vieillissement des huiles de transformateur

Les raisons du vieillissement des huiles de transformateur résident dans leurs conditions de fonctionnement. Lorsque la chaleur est retirée des parties chauffantes du transformateur, l’huile absorbe l’effet de la température élevée et lorsqu’elle est isolée, elle prend une haute tension. De plus, il existe d’autres facteurs qui aggravent l’état de l’huile du transformateur. Parmi eux, on peut citer :

• eau (réduit la tension de claquage de l’huile) ;
• les gaz (deviennent une source de décharges partielles) ;
• impuretés mécaniques : charbon, fibres de cellulose, particules métalliques ;
• les produits du vieillissement oxydatif de l’huile.

La présence d’eau, de gaz et d’impuretés mécaniques, bien que dangereuse pour l’huile et le transformateur, n’est pas si critique. Ces impuretés sont périodiquement éliminées de l’huile à l’aide d’un équipement spécial. L’apparition de produits vieillissants indique que des processus associés à une modification de sa composition structurelle se déroulent dans l’huile. L’oxydation de l’huile favorise la formation de nouvelles impuretés. Des produits acides et des substances résineuses d’asphalte s’accumulent dans l’huile. Un grossissement des particules colloïdales se produit et des boues d’huile apparaissent. Les boues se déposent sur les enroulements et altèrent la dissipation de la chaleur. L’augmentation de l’acidité provoque le vieillissement de la cellulose. Ainsi, le vieillissement de l’huile isolante réduit la fiabilité de l’ensemble du système d’isolation du transformateur.

Évaluation du vieillissement de l’huile de transformateur

Comme marqueur du processus de vieillissement de l’huile de transformateur, un changement de deux paramètres peut être utilisé : l’indice d’acide (indice de neutralisation) et la tension inter-faciale.

L’indice d’acide de l’huile est le nombre de milligrammes d’hydroxyde de potassium requis pour neutraliser les composés acides contenus dans un gramme d’huile de transformateur. L’évaluation de l’acidité de l’huile est effectuée à l’aide de méthodes de laboratoire et nécessite un échantillonnage préliminaire de l’huile du transformateur.

Pendant le fonctionnement initial (les 6 à 8 premières années), l’indice d’acide de l’huile de transformateur est généralement faible – 0,1 mg KOH / g. Après encore 8 à 10 ans, l’indice d’acide atteindra 0,5 mg KOH / g, ce qui indique un vieillissement et la présence de boues dans l’huile. L’huile de transformateur avec un indice d’acide de 1 mg KOH/g est considérée comme ancienne et doit être soit remplacée, soit régénérée.

Le contrôle du vieillissement de l’huile par l’indice d’acide donne de bons résultats, mais il est insensible aux contaminants autres que les composés acides. C’est-à-dire que les processus de vieillissement initiaux de l’huile peuvent déjà être observés et que l’indice d’acide se situera dans la plage normale.

La tension inter faciale de l’huile de transformateur est utilisée pour identifier même de petites quantités de contaminants polaires et de produits d’oxydation. Une valeur élevée de ce paramètre indique l’absence d’une telle contamination. À mesure que l’huile vieillit, des tensioactifs hydrophiles s’accumulent dans l’huile, ce qui augmente la capacité de l’huile à absorber l’eau. De ce fait, il y a une diminution de la tension inter-faciale à l’interface huile-eau.

Ainsi, pour obtenir des informations plus complètes sur le vieillissement de l’huile de transformateur, il est nécessaire d’utiliser au moins deux paramètres : l’indice d’acide et la tension inter-faciale.

Méthodes pour ralentir le vieillissement des huiles de transformateur

La question se pose : est-il possible de ralentir d’une manière ou d’une autre le vieillissement des huiles de transformateur ? En pratique, deux méthodes sont le plus souvent utilisées pour cela – l’ajout d’inhibiteurs et la passivation.

Les inhibiteurs d’huile sont des substances spéciales qui sont ajoutées à l’huile afin de ralentir l’oxydation. L’ionol est souvent utilisé à cette fin.

La passivation est la formation d’un film protecteur sur les surfaces métalliques qui empêche l’oxydation et la corrosion. La passivation est utilisée, par exemple, pour protéger les surfaces métalliques du contact avec le soufre afin d’empêcher la formation de sulfure de cuivre, un composé conducteur qui réduit la rigidité diélectrique de l’isolation du transformateur. Des solutions chimiques spéciales sont utilisées comme passivateurs.

Principes généraux de récupération d’huile

Les principales raisons de la régénération de l’huile de transformateur sont la détérioration de son indice d’acide et de ses caractéristiques de performance. Considérons les approches de base de la régénération.

La première approche consiste à régénérer périodiquement l’huile afin d’éviter le problème. L’huile est régénérée avant que des changements irréversibles ne se produisent dans sa composition structurelle. La deuxième approche est basée sur la maintenance conditionnelle de l’huile de transformateur, c’est-à-dire sur la surveillance de l’indice d’acide et la régénération si ce paramètre se situe dans la plage de valeurs indésirables.

Les technologies de récupération des huiles usées permettent un traitement complexe, qui comprend les processus suivants :

• l’élimination de l’huile l’eau, des gaz et des impuretés mécaniques ;
• restauration de la composition structurale de l’huile grâce à l’élimination des produits d’oxydation ;
• clarification de l’huile par élimination des produits de vieillissement.

Au cours du développement de l’industrie du raffinage du pétrole, différentes approches ont été utilisées pour régénérer les huiles, mais aujourd’hui, l’approche la plus simple et la plus pratique consiste à utiliser des sorbants.

Le sorbant est une substance d’origine naturelle ou artificielle, qui possède des propriétés d’adsorption élevées vis-à-vis des produits d’oxydation et de vieillissement de l’huile. L’un des principaux indicateurs du vieillissement de l’huile de transformateur est la formation de composés acides. Par conséquent, à l’aide d’un sorbant, les acides et le soufre sont éliminés.

Quels sorbants sont utilisés dans la régénération des huiles

Les sorbants utilisés dans la régénération des huiles sont conditionnellement divisés en trois groupes. Le premier groupe est celui qui n’absorbe que l’eau et n’affecte en rien les produits d’oxydation des huiles. Parmi ces sorbants, la zéolite est la plus connue. Le deuxième groupe est celui des sorbants, qui visent davantage à absorber les produits d’oxydation et de vieillissement. Pour cela, diverses argiles et terres sont utilisées, par exemple la terre à foulon. Le troisième groupe est constitué des sorbants qui absorbent bien l’eau et affectent partiellement l’acidité de l’huile de transformateur. Le représentant le plus important de ce groupe est le gel de silice.

L’argile nettoyant l’huile donne de bons résultats en termes de restauration de sa couleur et de ses performances.

Terre de Fuller

Équipement de récupération l’huile GlobeCore

GlobeCore a développé une technologie pour la régénération des huiles de transformateur à l’aide de terre à foulon, qui est mise en œuvre dans les unités de la série CMM-R. Si l’huile nécessite une régénération complexe, ces installations sont réalisées selon le principe du bloc. Dans l’unité de séchage et de dégazage, l’huile est chauffée, après quoi la vapeur de gaz et d’eau est évaporée sous vide. L’unité de régénération se compose de plusieurs colonnes, dont chacune est remplie de sorbant de terre à foulon. L’huile est pompée à travers les colonnes et à ce moment les produits d’oxydation et de vieillissement en sont retirés – l’huile est réactivée.

La régénération de l’huile de transformateur usagée à l’aide des technologies et équipements GlobeCore permet :

• réduire l’indice d’acide ;
• changer la couleur de l’huile de trouble et brun foncé à jaune clair ;
• réduire la teneur en eau ;
• d’augmenter la tension de claquage ;
• réduire la teneur en gaz ;
• pour réduire la tangente de l’angle des pertes diélectriques, etc.

Tous les paramètres de l’huile traitée sont restaurés au niveau des paramètres de la nouvelle huile.

L’huile traverse ensuite l’unité d’injection d’inhibiteur. Dans ce bloc, un additif spécial est ajouté à l’huile, ce qui ralentit ses processus d’oxydation lors de son utilisation future.

L’unité de régénération d’huile CMM-R peut être équipée d’un nombre différent de colonnes : deux, quatre, six, douze, vingt-quatre, etc. Plus il y a de colonnes où l’huile est régénérée en même temps, plus les performances globales de l’équipement sont élevées.

Pour une maintenance plus efficace des transformateurs GlobeCore, la mise en œuvre de la technologie de régénération sans retirer le transformateur de la sous-tension est fournie. Dans ce cas, la récupération d’huile est réalisée en connectant l’unité CMM-R à un transformateur et une circulation continue d’huile en boucle fermée (transformateur-unité-transformateur). La régénération de l’huile dans un transformateur sous tension permet de gagner du temps et rend le processus de maintenance plus pratique (pas besoin d’introduire une réserve ou de déconnecter les consommateurs d’électricité).

L’application rapide de la technologie de régénération GlobeCore prolonge la durée de vie des transformateurs de puissance de 15 à 20 ans en améliorant l’état du système d’isolation.

Unité de régénération d’huile CMM-12R

Que faire du sorbant usagé ?

La régénération de l’huile de transformateur à l’aide de sorbants donne d’excellents résultats, mais le sorbant se sature d’impuretés avec le temps. La régénération des sorbants est plus souvent réalisée dans des équipements externes. La technologie GlobeCore est mise en œuvre de telle sorte que la restauration des propriétés du sorbant s’effectue sans extraction de l’unité de régénération CMM-R par combustion à haute température. Vous démarrez d’abord le cycle de régénération de l’huile et une fois le sorbant saturé, le cycle de régénération de l’huile est activé. Ainsi, le sorbant ne nécessite pas d’élimination et peut être utilisé plusieurs fois sur plusieurs années.

Quels autres produits pétroliers peuvent être régénérés à l’aide des technologies GlobeCore

La régénération des huiles usées est une tâche complexe et les besoins de l’industrie ne se limitent pas à la seule régénération des huiles de transformateur. Les technologies GlobeCore peuvent être appliquées avec succès pour résoudre de tels problèmes :

• régénération d’huile hydraulique ;
• régénération de l’huile industrielle ;
• régénération de l’huile de turbine ;
• clarification du carburant.

Étant donné que la viscosité des différents types d’huiles et de carburants peut différer, les performances de régénération lors de l’utilisation des unités CMM-R varient légèrement, mais l’équipement reste polyvalent et fonctionne avec différents produits pétroliers.

Bienfaits des huiles régénérantes

La valorisation des huiles minérales dans l’industrie offre les avantages suivants :

• économie de matières premières (huile) grâce à la réutilisation des huiles usagées et donc réduction du volume de consommation d’huiles neuves ;
• économiser de l’argent du fait que le coût de la régénération est inférieur au coût du pétrole neuf ;
• pas besoin de se débarrasser de l’huile usagée ;
• une régénération rapide prolonge la durée de vie de l’équipement rempli d’huile et augmente la fiabilité de son fonctionnement ;
• améliorer la situation environnementale en soutenant les principes du « Zéro déchet » dans le cadre des déchets huileux.

Pour obtenir des conseils des spécialistes techniques de GlobeCore sur la régénération des huiles minérales, utilisez l’un des contacts affichés dans la section correspondante du site.