L’huile de transformateur ou l’huile isolante est utilisée dans les transformateurs ainsi que dans certains équipements électriques pour:
- isoler les pièces sous tension,
- maintenir les propriétés isolantes du matériau telles que le papier, l’enroulement, etc. utilisé dans la machine,
- protège les pièces de la machine de la rouille et de la corrosion,
- augmente la dissipation thermique de la machine par convection.
Cette huile doit être propre, exempte d’humidité et d’autres contaminants nocifs et posséder les caractéristiques suivantes:
Rigidité diélectrique (une minute) – 40 KV (RMS) avec un espace de 4 mm.
Viscosité à 27oC en centistokes – max.- 27
Point d’écoulement – max. – moins 10 Oc.
Point d’éclair – min. – 145 Oc.
Densité – 0,85 à 0,88
Acidité à 27oC max. 0,05 mg KOH/g
Valeur des boues (en utilisant le n-heptane)% en poids – max. – 1.2
L’huile stockée dans des fûts ne conserve pas sa rigidité diélectrique d’origine et doit être testée et traitée avant utilisation dans un équipement électrique. Les tests suivants peuvent être adoptés avant d’utiliser l’huile isolante.
Le test d’huile dans lequel l’étincelle se produit et les déclenchements de l’ensemble de test sont connus sous le nom de test de rigidité diélectrique de l’huile de transformateur. Ce test est effectué dans l’ensemble de test d’huile. Des ensembles d’essai d’huile appropriés, fixes ou portables, sont disponibles pour tester l’huile dans les conditions spécifiées. Un échantillon de l’huile est prélevé dans le transformateur et testé dans l’ensemble de test d’huile. Une rigidité diélectrique inférieure à 30 KV pour un intervalle d’électrodes de 4 mm indiquerait la présence d’humidité dans l’huile.
La taille recommandée de la cellule d’essai en verre est de 55 x 90 x 100 mm. Le diamètre des sphères ou de l’électrode d’essai a été spécifié comme étant de 12,7 mm et l’entrefer entre les sphères comme étant de 4 mm. la quantité d’échantillon d’essai doit être prélevée au fond d’un tambour, d’un transformateur ou d’un autre appareil. L’huile dans la cellule d’essai doit se trouver à au moins 40 mm au-dessus des électrodes et il faut la laisser reposer pendant 20 minutes avant d’effectuer l’essai pour laisser s’échapper les bulles d’air.
Procédure de test de résistance diélectrique de l’huile de transformateur
Le test proprement dit se fait comme suit:
L’écart des électrodes est d’abord vérifié à l’aide d’une jauge. La tasse est ensuite remplie d’huile d’échantillon à tester. Le dessus de la tasse est recouvert d’une plaque de verre propre. L’alimentation est activée et la tension est augmentée progressivement par le Variac.
Une étape survient lorsque l’huile de claquage finale a lieu et que le disjoncteur est déclenché, ce qui déconnecte l’ensemble de test de l’alimentation secteur. Cette valeur doit être de 30 KV (RMS) pour un écart de 4 mm et de 20 KV (RMS) pour un écart de 2,5 mm. Le test est effectué avec deux ou trois échantillons d’huile consécutifs tour par tour.
Dans le test de rigidité diélectrique de l’huile de transformateur, la tension d’essai doit être portée à la valeur spécifiée (ou à la tension de claquage si elle est inférieure) à une vitesse uniforme en 10 à 15 secondes et maintenue pendant une minute. L’arc préliminaire doit être ignoré. La tension de claquage est la tension à laquelle un arc soutenu a lieu. La tension d’essai ne doit pas être augmentée au-delà de 55 KV car un survol dans l’air peut avoir lieu.
La nécessité de prélever des échantillons de manière à éviter la contamination de l’huile par de la saleté et de l’humidité ne peut être surestimée. Seules les bouteilles en verre avec des bouchons en étain ou en aluminium préalablement rincés à l’huile testée doivent être utilisées. Les déchets de coton ou tout autre matériau fibreux pour le nettoyage doivent être évités. La saleté doit être essuyée des robinets et des couvercles avant de prélever des échantillons.
Comme on le sait, les traces d’eau, les boues, les particules de poussière, etc. sont plus lourds que l’huile, ils sont donc collectés au fond. Par conséquent, la rigidité diélectrique de l’huile au fond peut être plus faible.
Par conséquent, l’huile doit être prélevée au fond des fûts à l’aide d’un tube de verre ou d’un « échantillonneur d’huile de voleur d’huile » suffisamment long pour atteindre le fond. Pour prélever l’échantillon, le tube de verre est abaissé dans le tambour et son extrémité ouverte est fermement fermée avec le pouce tout en retirant le tube.
Les récipients d’échantillons doivent être bien recouverts pendant toute la période précédant l’essai. Un enregistrement approprié de la résistance à la rupture de l’huile sera un bon guide de l’état de l’huile, car l’huile avec de l’humidité et des impuretés a une faible tension de claquage.
Test d’humidité de l’huile de transformateur
La présence d’humidité dans un transformateur est très nocive. Il diminue la rigidité diélectrique de l’huile et d’autres matériaux isolants tels que l’isolation des enroulements, le papier, etc. considérablement. On peut se rappeler que la présence de seulement 0,06% d’eau réduira la rigidité diélectrique de l’huile à environ la moitié..
Le papier isolant est un matériau très hygroscopique. Il absorbe la teneur en humidité de l’huile, diminuant ainsi la rigidité diélectrique globale, la résistance d’isolation et la durée de vie de la machine.
Comme la solubilité dans l’eau de l’huile augmente à des températures plus élevées, la rigidité diélectrique de l’huile peut donc être plus faible à des températures plus élevées. C’est donc une bonne idée de retirer des échantillons d’huile de la machine à des températures ambiantes plus élevées.
La présence d’humidité libre dans l’huile peut être facilement détectée en versant une quantité suffisante d’échantillon dans un tube à essai d’environ 125 mm de long et 12.5 mm de diamètre, pour le remplir au quart de sa profondeur et le chauffer rapidement dans une flamme silencieuse jusqu’à ce que l’huile commence à bouillir. Tous les sons aigus audibles pendant le chauffage doivent être notés.
L’huile est considérée comme ayant réussi l’essai si aucun bruit aigu ne se produit avec deux quantités testées sur trois.
Un autre moyen simple de vérifier la présence d’humidité libre dans l’huile de transformateur est à l’aide d’une tige métallique d’environ 12,5 mm de diamètre. La tige est chauffée à une rougeur terne et l’échantillon d’huile est agité avec la tige chauffée. Des sons aigus distincts du grésillement indiqueraient la présence d’humidité.
Des tests périodiques d’acidité, de boues et de point d’éclair sont très essentiels dans le cas de transformateurs de grande taille. Comme même l’huile très détériorée passera le test de rigidité diélectrique de l’huile de transformateur si elle est sèche. L’enregistrement minutieux de l’huile des échantillons d’essai et leur comparaison aideront à anticiper les problèmes imminents et à adopter les mesures correctives.
Test de neutralisation de l’huile de transformateur
Des acides se forment dans un transformateur pendant le fonctionnement. Leur formation est particulièrement rapide à des températures de fonctionnement supérieures à 75oC. Les acides sont corrosifs et endommagent les enroulements, le noyau, le réservoir, etc. Ils sont également responsables de la formation de boues.
Pour voir que l’huile est exempte d’acides organiques et inorganiques, le test de neutralisation de l’huile de transformateur est effectué. Il est exprimé en termes de nombre de milligrammes d’hydroxyde de potassium (KOH) nécessaires pour neutraliser les acides libres totaux dans un gramme d’huile. Ce test est effectué en laboratoire ou à l’aide de kits de tests sur le terrain. Les limites recommandées pour l’acidité sont les suivantes:
- Acidité inférieure à 0,5 mg. KOH/ gramme est autorisé si l’huile est satisfaisante sinon.
- Gardez l’huile sous observation si l’acidité est comprise entre 0,5 et 1,0 mg. KOH / gramme.
- Jeter l’huile si l’acidité est supérieure à 1,0 mg. KOH / gramme.
L’acidité de l’huile doit être vérifiée tous les deux ans pour les transformateurs jusqu’à une capacité de 1000 KVA, et annuellement pour les transformateurs au-dessus de cette taille. La période réelle peut varier en fonction de la gravité du service et de l’observation des résultats.
Filtration de l’huile de transformateur
Si la résistance à la rupture de l’huile de transformateur est inférieure à la valeur spécifiée, l’huile doit être traitée dans une usine de filtration. Une installation qui assure la filtration par chauffage et le séchage sous vide est à privilégier car la filtration seule ne peut pas éliminer l’humidité et l’air dissous. Le traitement à froid de l’huile à travers l’usine aide à éliminer les boues.
Dans une installation de filtration, tout d’abord, l’huile pénètre dans la chambre de chauffage où elle est chauffée par des thermoplongeurs. Il est ensuite passé à travers les filtres pour éliminer les impuretés en suspension et se rend finalement dans la chambre à vide où l’humidité est éliminée sur une série de plateaux. L’huile entière est distribuée à travers l’usine plusieurs fois jusqu’à ce que des résultats satisfaisants soient obtenus.
L’huile doit être aspirée par le bas et renvoyée dans le réservoir du transformateur situé en haut. Les processus doivent être poursuivis jusqu’à ce que l’huile puisse supporter 30 KV pendant sept essais consécutifs effectués à 4 heures d’intervalle.
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