Exemple de colmatage de fuites de transformateur par Polywater^®

Le colmatage rapide et efficace des fuites d’huile ou de SF₆ des transformateurs électriques est un élément important d’une alimentation électrique constante qui minimise les pertes économiques pour les compagnies d’électricité et leurs clients. Les programmes d’entretien continu des transformateurs sont essentiels à la fiabilité de la production et des services d’électricité. Lorsque le remplacement immédiat d’un joint de transformateur n’est pas possible, une solution de réparation rapide et fiable est requise sur place pour colmater les fuites d’huile au niveau du joint. Le récit suivant de Polywater sur le colmatage des fuites décrit un scénario de réparation d’un joint qui fuit souvent rencontré sur le terrain : La réparation d’un joint de réservoir type cloche de transformateur en Inde où le système de colmatage des fuites PowerPatch® de Polywater® a été utilisé pour colmater les fuites d’huile afin de maintenir une alimentation électrique fiable.

Problème de fuite d’huile à résoudre

Une société de production d’électricité indienne se préparait à réviser son parc de transformateurs au cours d’un arrêt annuel programmé. Cependant, la fuite d’huile provenant du joint et des boulons du réservoir type cloche d’un transformateur pour générateur (GT) de 260 MVA a suscité de sérieuses inquiétudes chez son propriétaire.

Options de réparation pour le client

Le propriétaire du transformateur disposait de deux options pour réparer les fuites du joint : remplacement du joint d’étanchéité ou colmatage des fuites du joint. La première est une option intrusive car l’huile du transformateur doit être retirée et le réservoir type cloche doit être soulevé pour remplacer le joint. La seconde option, le colmatage des fuites du joint, est un processus non intrusif dans lequel la fuite est colmatée de l’extérieur, ce qui élimine la nécessité de soulever le réservoir et d’enlever l’huile.
Dans ce cas, le GT avait fourni un service fiable pendant plus de dix ans, mais le gestionnaire des actifs hésitait à exposer le cœur du transformateur à l’oxygène et à l’humidité atmosphériques si les pratiques traditionnelles de remplacement des joints devaient être utilisées. Il a également été déterminé que les coûts de levage de la partie active du transformateur et du traitement de l’huile requis pour l’option de remplacement intrusif seraient élevés. Le client devait également minimiser le risque d’ouvrir un transformateur en bon état de fonctionnement pour l’exposer à l’humidité atmosphérique. L’option choisie pour l’arrêt à venir devait être une technologie d’étanchéité permettant de stopper la fuite sans avoir à traiter l’huile et à soulever le réservoir type cloche.

Attentes minimales/compromis

L’équipe d’exploitation et de maintenance (E&M) de l’entreprise de production avait des attentes minimales concernant le système de colmatage des fuites de joints. Il s’agissait de :

• La fuite d’huile doit être complètement stoppée
• La fuite d’huile ne doit pas se reproduire pendant un certain nombre d’années (3 à 5 ans dans la plupart des cas) OU au moins jusqu’au prochain arrêt planifié

Expériences passées

Les années précédentes, le propriétaire du transformateur avait fait appel à ses propres équipes de réparation pour serrer les boulons du couvercle du transformateur afin d’endiguer l’écoulement d’huile. Cela avait été fait suffisamment de fois pour qu’un serrage supplémentaire soit contre-productif en raison du vieillissement potentiel du joint. Le client avait également fait appel à son équipe de réparation et à des entrepreneurs extérieurs lors d’arrêts précédents pour stopper les fuites d’huile. Différents matériaux d’étanchéité avaient été utilisés pour ces réparations, mais ils n’avaient pas donné de bons résultats lors de fuites actives de joints. Le matériau de colmatage des fuites d’huile le plus récent avait commencé à fuir abondamment en de multiples points, de sorte qu’un matériau de réparation plus efficace devait être identifié et approuvé.
Le responsable de la maintenance de la centrale avait assisté à un colloque de maintenance des transformateurs, TRAFOCARE, où il avait vu une présentation et une vidéo montrant comment les fuites peuvent être réparées sans vidanger l’huile du transformateur, en utilisant le système de colmatage des fuites PowerPatch de Polywater. Le responsable de la maintenance a donc contacté Polywater et son équipe technique locale, LeakXpert, pour trouver une solution afin de colmater la fuite du joint.

Système de colmatage des fuites PowerPatch

L’équipe technique a d’abord présenté les capacités du produit PowerPatch de Polywater pour s’assurer qu’il répondait aux exigences de la réparation à effectuer. PowerPatch est spécialement formulé pour être utilisé avec des équipements électriques à haute tension. Ce produit d’étanchéité avancé est basé sur une technologie multipolymère et est utilisé pour réparer les fuites d’huile et de SF₆. Il offre les caractéristiques physiques et électriques requises pour les opérations des centrales électriques.
Voici quelques-unes des caractéristiques de PowerPatch qui en font la technologie de colmatage de fuites idéale pour cette application :

• PowerPatch a des propriétés diélectriques similaires à celles des autres composants à l’intérieur du transformateur, comme l’huile et l’isolation solide. Cette compatibilité réduit le risque de décharge partielle et ses effets néfastes sur les performances du transformateur.

• Souple et facile à retirer – PowerPatch permet la dilatation et la contraction causées par les changements de charge fréquents et les vibrations courantes ; grâce à sa forte adhérence à la surface réparée, il résiste à des pressions allant jusqu’à 1,4 MPa sur l’acier pour supporter ces forces mécaniques élevées. Bien que solide, il peut être facilement retiré s’il est utilisé pour une réparation à court terme.
• PowerPatch résiste aux intempéries telles que l’exposition aux UV et à la température. Il a été vieilli dans des conditions extrêmes, notamment sous la pluie, la neige, le grésil et les UV, avec une plage de températures d’utilisation de -40 °C à 150 °C.

Ces caractéristiques du produit PowerPatch répondaient aux exigences du propriétaire du transformateur pour assurer une production électrique fiable. Mais, avant de prendre la décision finale et de savoir si PowerPatch était le bon choix pour la réparation du joint, une visite sur place pour évaluer l’environnement physique du transformateur a été demandée.

Chaque fuite d’huile de transformateur est différente. Le périmètre de nombreux réservoirs type cloche de transformateurs peut atteindre 18 mètres de longueur, et peut contenir plus de 200 boulons. Lors du colmatage d’une fuite de joint, la totalité de la longueur du joint doit être scellée. Si seule la zone de fuite d’huile est colmatée, l’huile peut migrer vers des zones non colmatées et fuir à nouveau. Les boulons qui maintiennent fermement le réservoir sur le transformateur doivent également être scellés. Sinon, une fois que tout le périmètre du réservoir est scellé, l’huile suivra le chemin de moindre résistance et commencera à fuir par les filets des boulons.

Avec ces problèmes à l’esprit, l’équipe LeakXpert s’est rendue à la centrale pour inspecter le transformateur afin de déterminer la quantité de produit d’étanchéité nécessaire et d’évaluer les points d’accès physique restreint dans la zone à sceller. L’équipe de réparation a trouvé certaines zones derrière les boîtes de triage qui rendraient l’application du produit d’étanchéité difficile. L’équipe de LeakXpert a informé le client de ces zones, et celui-ci a accepté de retirer les boîtes avant de commencer la réparation du joint. La visite a également révélé que le produit d’étanchéité précédemment appliqué nécessiterait beaucoup de temps et d’efforts pour être retiré.

Retrait de l’ancien matériau d’étanchéité

Avant que le procédé de réparation puisse commencer, le matériau d’étanchéité qui fuyait et qui avait été appliqué précédemment a dû être retiré. Dans de nombreux cas, ce processus de retrait est la partie la plus longue d’une réparation de joint. Divers matériaux ont été utilisés par le passé, et ils sont difficiles à enlever. Il peut s’agir de matériaux caoutchoutés ou de composés de résine dure. Ils doivent tous être raclés à l’aide de burins ou de meules, une tâche physiquement exigeante, qui laisse souvent des matériaux résiduels sur la surface de réparation, qu’il faut ensuite éliminer avec des solvants de nettoyage puissants. Cela fait de l’amovibilité de PowerPatch un avantage s’il est utilisé comme joint temporaire sur un transformateur en attente de pièces de rechange.
L’équipe de LeakXpert a retiré le vieux matériau d’étanchéité du GT en deux jours. Une fois le matériau enlevé, la surface a été nettoyée avec un nettoyant écologique. Il était alors temps de lancer la procédure d’application du produit PowerPatch.

Le processus de réparation

Le procédé d’application pour colmater la fuite du réservoir de type cloche est très important. La migration de l’huile le long du chemin de moindre résistance est très courante. Pour minimiser ce problème, au lieu de commencer le processus de réparation aux points de la fuite active, les longueurs sans fuites du périmètre et les boulons du réservoir sont scellées en premier. Ensuite, les longueurs adjacentes à ces zones sans fuites sont scellées. Ce processus se poursuit, en se rapprochant de plus en plus des points de fuite actifs. Une fois que le point de fuite actif est atteint, il est colmaté. Ce procédé d’étanchéité garantit que la fuite sera complètement réparée, empêchant l’huile de migrer vers des zones non scellées le long du périmètre du réservoir.

Préparation de la surface

Une fois le matériau précédemment appliqué retiré, la surface en acier sur laquelle le produit PowerPatch devait être appliqué a dû être poncée et nettoyée. Le but de cette étape est d’enlever la peinture et la contamination qui peuvent réduire l’adhérence de PowerPatch à la zone de réparation. En outre, le ponçage ou le meulage de la surface métallique permet d’augmenter la surface à laquelle le produit PowerPatch adhère, ce qui confère au joint une plus grande résistance. Dans de nombreuses réparations de joints, la fuite semble provenir d’un certain point alors que l’origine de la fuite du joint peut être assez éloignée. L’équipe de réparation expérimentée de Polywater, LeakXpert, a utilisé l’étape de préparation de la surface pour distinguer les zones de fuites actives contenant de véritables points de fuite de celles qui n’en contenaient pas.

Étanchéité des zones non actives

Les étapes nécessaires à l’application de PowerPatch dépendent du type de fuite, active ou non active. Dans une réparation typique de fuite de joint, la plupart du périmètre du réservoir principal ne présente pas de fuite active, mais il y a souvent de l’huile qui a migré des zones de fuite active. Le procédé pour colmater les fuites non actives est plus facile que pour les fuites actives. Toute huile accumulée dans les zones de fuites non actives doit être nettoyée, puis la résine permanente PowerPatch doit être appliquée directement sur le métal du transformateur. Ce processus doit être répété à plusieurs reprises sur des longueurs de 2 à 3 mètres jusqu’à ce que vous approchiez d’une zone de fuite active. La résine permanente PowerPatch présente une forte adhérence à la surface du métal et durcit rapidement. Un durcissement fonctionnel peut être atteint en une heure après une application à 20 °C.
Produit d’étanchéité PowerPatch – la résine de réparation permanente en deux parties PowerPatch a été appliquée à partir d’une cartouche et d’une buse de mélange. L’outil d’application a été utilisé pour injecter les deux parties de la résine de la cartouche vers la buse de mélange. Dans la buse, elles sont dosées avec précision et soigneusement mélangées pour garantir des performances d’étanchéité fiables. Contrairement aux autres produits d’étanchéité qui nécessitent de mesurer les proportions et de mélanger à la main, tous les conditionnements de produit PowerPatch sont prémesurés pour offrir des temps de durcissement, une résistance et une durabilité constants pour d’excellents résultats d’étanchéité.

Il est parfois difficile de savoir si la présence d’huile est le résultat d’une fuite active ou d’une migration d’huile depuis une autre zone de fuite. Dans le cas de la réparation du joint sur le GT, l’équipe de LeakXpert n’était pas sûre de la source de l’huile à certains endroits du périmètre du réservoir. Dans ces zones, ils ont utilisé le processus de colmatage des fuites actives décrit ci-dessous.

Étanchéité des zones actives

Les fuites actives peuvent être détectées comme des suintements s’accumulant à la surface du transformateur ou comme des gouttelettes d’huile provenant de la zone de fuite. Sur la photo de la préparation de la surface (étape 1), on peut voir des gouttes d’huile s’écouler de la surface préparée. Une fois que les zones adjacentes sans fuites ont été scellées, les points de fuites actives sont maintenant prêts à être réparés.
Le colmatage des fuites actives nécessite une étape supplémentaire. Cette étape a pour but de stopper toute fuite active afin de permettre une préparation adéquate de la surface et l’application du matériau PowerPatch permanent, comme décrit dans la section précédente. Après avoir abrasé et nettoyé la zone de fuite, un mastic à durcissement rapide est appliqué directement sur la fuite active et maintenu sous pression manuelle jusqu’à ce qu’il durcisse. Cela prend généralement de 5 à 7 minutes, selon la température. Une fois le mastic durci, la préparation de la surface est à nouveau effectuée, notamment le ponçage, le meulage et le nettoyage autour du mastic. Lorsque la surface est correctement préparée et nettoyée, la résine permanente PowerPatch est appliquée directement sur le mastic, puis étalée sur un (1) cm au-delà des bords du mastic en tous points. Lorsque la résine PowerPatch durcit, elle forme un joint solide et durable.

La réparation d’une fuite active peut être difficile, surtout pour les équipes de réparation inexpérimentées. La grande expérience de l’équipe LeakXpert dans l’utilisation du mastic et du produit d’étanchéité permanent PowerPatch pour arrêter les fuites actives a permis de sceller le joint du GT rapidement et efficacement. Plus important encore, PowerPatch offrait une alternative non intrusive au remplacement traditionnel des joints d’étanchéité qui nécessitait moins de temps et d’argent.

Résumé

La maintenance résiliente et rentable du réseau en utilisant des technologies innovantes comme le produit d’étanchéité PowerPatch de Polywater permet de maintenir les systèmes essentiels en condition opérationnelle. Le propriétaire du GT a opté pour PowerPatch en raison de sa capacité à résister à la dilatation/contraction mécanique et de sa résistance diélectrique élevée correspondant aux propriétés électriques des autres composants du transformateur. Les procédés intrusifs nécessaires pour remplacer le joint d’un grand réservoir à huile peuvent prendre deux fois plus de temps et être trois fois plus coûteux que l’option de réparation de fuite Polywater. Le système de colmatage des fuites PowerPatch de Polywater utilisé par LeakXpert dans la réparation du GT a pris moins de temps, a été moins coûteux que le remplacement traditionnel des joints et n’a pas exposé le noyau aux gaz atmosphériques et à l’humidité.

Publié à l’origine dans le magazine Transformers, volume 8, numéro 2, 2021