{"id":12067,"date":"2021-08-24T18:29:15","date_gmt":"2021-08-24T18:29:15","guid":{"rendered":"https:\/\/polywaterv2.wpengine.com\/?p=12067"},"modified":"2026-01-08T09:49:19","modified_gmt":"2026-01-08T15:49:19","slug":"influence-de-loxygene-et-des-acides-sur-le-vieillissement-des-transformateurs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.polywater.com\/fr\/knowledge-hub\/influence-de-loxygene-et-des-acides-sur-le-vieillissement-des-transformateurs\/","title":{"rendered":"Influence de l\u2019oxyg\u00e8ne et des acides sur le vieillissement des transformateurs"},"content":{"rendered":"
<\/div>\n

1. Introduction<\/strong><\/h2>\n

Comme indiqu\u00e9 dans notre article, Influence de la temp\u00e9rature et de l\u2019eau sur le vieillissement des transformateurs<\/em><\/a>, dont l\u2019objet portait sur le comportement de vieillissement des transformateurs avec les syst\u00e8mes de cellulose et d\u2019huile, un certain nombre de facteurs peut acc\u00e9l\u00e9rer le vieillissement des transformateurs. Le pr\u00e9sent article vous explique l\u2019incidence de l\u2019oxyg\u00e8ne et des acides sur les performances des transformateurs. Il est possible de r\u00e9duire les influences de ces acc\u00e9l\u00e9rateurs afin d\u2019att\u00e9nuer et de ralentir le processus de vieillissement dans votre parc de transformateurs. Il existe des moyens d\u2019utiliser l\u2019oxyg\u00e8ne \u00e0 l\u2019avantage de votre transformateur et il existe des mesures pour emp\u00eacher le vieillissement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9.<\/p>\n

    \n
  1. \n\n\n\n
    Contenus connexes : <\/strong>Exemple de colmatage de fuites de transformateur par Polywater\u00ae<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

    2. L\u2019influence de l\u2019oxyg\u00e8ne<\/strong><\/h2>\n

    L\u2019O2<\/sub> et l\u2019azote (N2<\/sub>) p\u00e9n\u00e8trent dans le transformateur depuis l\u2019air. L\u2019oxyg\u00e8ne est consomm\u00e9 \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du transformateur et fournit des informations essentielles concernant l\u2019\u00e9tat et le vieillissement du transformateur. L\u2019effet d\u2019acc\u00e9l\u00e9ration du vieillissement de l\u2019oxyg\u00e8ne a \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9 en 1976 dans un article du CIGRE (The oxygen-free transformer, reduced aging by continuous degassing<\/em>)*. Le transformateur pr\u00e9sente de nombreux potentiels points d\u2019entr\u00e9e d\u2019oxyg\u00e8ne, mais le principal moyen d\u2019entr\u00e9e est d\u00fb aux variations du volume d\u2019huile r\u00e9sultant des variations de temp\u00e9rature et de charge.<\/p>\n

    Lorsque les temp\u00e9ratures de fonctionnement du transformateur augmentent, l\u2019huile se dilate et son volume augmente. Le volume d\u2019huile plus \u00e9lev\u00e9 agit comme un piston et pousse les gaz atmosph\u00e9riques hors du transformateur. Lorsque la temp\u00e9rature diminue, le volume d\u2019huile se contracte et les gaz atmosph\u00e9riques sont aspir\u00e9s dans le transformateur. Diff\u00e9rentes conceptions d\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 ont \u00e9t\u00e9 con\u00e7ues pour les transformateurs afin d\u2019emp\u00eacher que l\u2019O2<\/sub> p\u00e9n\u00e8tre dans le transformateur lorsque ces variations de volume surviennent. Lors de l\u2019analyse des gaz dissous (DGA) permettant d\u2019\u00e9valuer la teneur en gaz de l\u2019huile du transformateur, il est n\u00e9cessaire de comprendre la conception d\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 de votre transformateur, car l\u2019analyse de l\u2019O2<\/sub> varie selon les conceptions d\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9.<\/p>\n

    Les possibilit\u00e9s d\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 suivantes sont utilis\u00e9es dans le secteur :<\/p>\n

    \"\"<\/p>\n

    L\u2019O2<\/sub> \u00e9tant consomm\u00e9 \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du transformateur, la teneur en O2<\/sub> est dans un \u00e9tat d\u2019\u00e9quilibre entre disponibilit\u00e9 et consommation. Par cons\u00e9quent, les niveaux d\u2019O2<\/sub> des syst\u00e8mes ferm\u00e9s sont g\u00e9n\u00e9ralement inf\u00e9rieurs \u00e0 ceux des syst\u00e8mes \u00e0 respiration libre.\u00a0 Il est difficile d\u2019\u00e9valuer la teneur en gaz des syst\u00e8mes \u00e0 respiration libre, car le taux d\u2019\u00e9changes gazeux entre le r\u00e9servoir du transformateur et l\u2019air peut diff\u00e9rer d\u2019un facteur de 1:10, selon la conception et la configuration du conservateur.<\/p>\n

    De plus, dans les syst\u00e8mes \u00e0 respiration libre, des concentrations d\u2019environ 22\u00a0000 \u00e0 25\u00a0000\u00a0ppm peuvent \u00eatre consid\u00e9r\u00e9es comme normales. Si la teneur en O2<\/sub> est inf\u00e9rieure \u00e0 20\u00a0000\u00a0ppm, on peut ais\u00e9ment en d\u00e9duire que l\u2019oxyg\u00e8ne<\/em> est consomm\u00e9 et qu\u2019un vieillissement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9 se produit. Les niveaux de dioxyde de carbone (CO2<\/sub>) peuvent \u00e9galement \u00eatre utilis\u00e9s de la m\u00eame mani\u00e8re. Des niveaux de CO2<\/sub> sup\u00e9rieurs \u00e0 6\u00a0000\u00a0ppm indiquent de mani\u00e8re \u00e9vidente un vieillissement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9. Si la valeur de l\u2019O2<\/sub> est d\u2019environ 10\u00a0000\u00a0ppm, des valeurs de CO2<\/sub> sup\u00e9rieures \u00e0 12\u00a0000\u00a0ppm peuvent \u00eatre atteintes dans des cas extr\u00eames. Les valeurs limites de l\u2019IEEE ne s\u2019appliquent pas aux transformateurs \u00e0 respiration libre et le rapport CO\/CO2<\/sub> est applicable dans une certaine mesure.<\/p>\n

    Les valeurs des syst\u00e8mes ferm\u00e9s avec des membranes gonflables ou des membranes sont compl\u00e8tement diff\u00e9rentes de celles des syst\u00e8mes \u00e0 respiration libre. Les transformateurs \u00e0 syst\u00e8mes ferm\u00e9s ont g\u00e9n\u00e9ralement une teneur en oxyg\u00e8ne r\u00e9siduel de 2\u00a0000 \u00e0 4\u00a0000\u00a0ppm, et une teneur de 1\u00a0500 \u00e0 2\u00a0000\u00a0ppm de CO2<\/sub>. Cependant, si l\u2019O2<\/sub> est nul et le CO2<\/sub> sup\u00e9rieur \u00e0 4\u00a0000, on peut une nouvelle fois ais\u00e9ment en d\u00e9duire que le transformateur vieillit \u00e0 un rythme acc\u00e9l\u00e9r\u00e9.<\/p>\n

    \"\"<\/p>\n

    3. L\u2019influence des acides <\/strong><\/h2>\n

    L\u2019interaction de l\u2019O2<\/sub> et de la chaleur avec l\u2019huile isolante du transformateur entra\u00eene la formation d\u2019acides dans l\u2019huile. L\u2019indice d\u2019acide, exprim\u00e9 en \u00ab\u00a0mgKOH\/g\u00a0\u00bb, permet de mesurer les acides. Ce nombre indique la quantit\u00e9 de mat\u00e9riaux alcalins (KOH) n\u00e9cessaire afin de neutraliser les acides dans l\u2019huile.\u00a0 Un indice d\u2019acide mesure le niveau d\u2019acidit\u00e9 et constitue le moyen d\u2019\u00e9valuation de l\u2019\u00e9tat de l\u2019huile isolante du transformateur le plus important.<\/p>\n

    La tension interfaciale constitue \u00e9galement un bon indicateur de la qualit\u00e9 de l\u2019huile. La tension interfaciale mesure la diff\u00e9rence de tension superficielle de l\u2019huile, qui est non polaire, par rapport \u00e0 la tension superficielle de l\u2019eau, un \u00e9l\u00e9ment fortement polaris\u00e9. La tension interfaciale entre deux mat\u00e9riaux de polarit\u00e9 similaire est faible. Lorsque le fluide isolant d\u2019huile min\u00e9rale se d\u00e9grade au contact de l\u2019O2<\/sub>, des acides hydrophiles (qui aiment l\u2019eau), tels que les acides carboxyliques, se forment. Ces acides sont fortement polaires et peu solubles dans l\u2019huile, en raison de la faible polarit\u00e9 de l\u2019huile. La pr\u00e9sence d\u2019acides hydrophiles dans l\u2019huile augmente sa polarit\u00e9 et entra\u00eene une diminution de la tension interfaciale. Une tension interfaciale faible indique la pr\u00e9sence d\u2019acides et d\u2019eau, ce qui peut affecter les propri\u00e9t\u00e9s di\u00e9lectriques de l\u2019huile et g\u00e9n\u00e9rer des d\u00e9p\u00f4ts dans
    \nle transformateur.<\/p>\n

    L\u2019indice d\u2019acide et la tension interfaciale doivent \u00eatre consid\u00e9r\u00e9s conjointement.\u00a0 Par exemple, un indice d\u2019acide \u00e9lev\u00e9, tel que 0,2\u00a0mgKOH\/g, entra\u00eene g\u00e9n\u00e9ralement une tension superficielle interfaciale inf\u00e9rieure \u00e0 20\u00a0N\/m. Les normes sp\u00e9cifient les valeurs limites de 0,1\u00a0mgKOH\/g pour les transformateurs sup\u00e9rieurs \u00e0 70\u00a0kV et de 0,25 pour ceux dont la valeur est inf\u00e9rieure. Cette derni\u00e8re valeur est absurde, car l\u2019effet chimique est ind\u00e9pendant de la tension de fonctionnement. En outre, la pr\u00e9cipitation des d\u00e9p\u00f4ts commence au-del\u00e0 de 0,1, ce qui peut r\u00e9duire la capacit\u00e9 de refroidissement et la s\u00e9curit\u00e9 fonctionnelle du transformateur. Par cons\u00e9quent, les actions correctives ont un sens lorsque la valeur est de 0,1.<\/p>\n

    Le taux de formation d\u2019acide permet d\u2019\u00e9valuer la conception du syst\u00e8me de refroidissement interne du transformateur et le taux de vieillissement. Un taux de formation d\u2019acide \u00e9lev\u00e9 signifie que l\u2019huile est soumise \u00e0 une tension thermique, ce qui provoque une d\u00e9gradation plus rapide de l\u2019huile. Cela peut indiquer un refroidissement inappropri\u00e9 en raison d\u2019une mauvaise conception.\u00a0 Le \u00ab\u00a0delta (\u0394) de formation d\u2019acide\u00a0\u00bb peut indiquer une conception appropri\u00e9e du syst\u00e8me de refroidissement interne ainsi que servir d\u2019indicateur pour le taux de vieillissement du transformateur. L\u2019acide attaque \u00e9galement activement l\u2019isolant cellulosique et acc\u00e9l\u00e8re sa d\u00e9composition. Cela se manifeste par une consommation d\u2019O2<\/sub> accrue lors du processus de d\u00e9composition en pr\u00e9sence d\u2019huiles acides.<\/p>\n

      \n
    1. \n

      4. Combinaison de l\u2019oxyg\u00e8ne et de l\u2019acide<\/strong><\/h2>\n<\/li>\n
    2. <\/li>\n<\/ol>\n

      Les effets de l\u2019oxyg\u00e8ne et de l\u2019acide sont conjoints et les deux \u00e9l\u00e9ments doivent \u00eatre \u00e9valu\u00e9s ensemble. Cela signifie que les deux \u00e9l\u00e9ments doivent \u00eatre trait\u00e9s afin de maintenir les transformateurs vieillissants. L\u2019O2<\/sub> et les acides d\u00e9gradent l\u2019isolation (solide) en papier \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019un transformateur. En r\u00e9alit\u00e9, la consommation d\u2019O2<\/sub> est un tr\u00e8s bon indicateur du taux de vieillissement global du syst\u00e8me. Une consommation d\u2019O2<\/sub> \u00e9lev\u00e9e implique une d\u00e9gradation de l\u2019isolation solide en papier plus rapide. La consommation d\u2019O2<\/sub> diminue g\u00e9n\u00e9ralement apr\u00e8s la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration de l\u2019huile. On peut donc s\u2019attendre \u00e0 ce que le taux de d\u00e9gradation du papier ralentisse en cons\u00e9quence.<\/p>\n

      Cependant, la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration de l\u2019huile entra\u00eene souvent une d\u00e9gradation acide continue de l\u2019isolation en papier. Le taux de d\u00e9gradation acide de la cellulose d\u00e9pend de la concentration en eau et de la concentration en ions\u00a0H+ s\u00e9par\u00e9s des acides. Beaucoup d\u2019acides form\u00e9s dans l\u2019huile de transformateur et lors de la d\u00e9gradation de la cellulose sont absorb\u00e9s dans le papier. Ainsi, m\u00eame lorsque la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration de l\u2019huile \u00e9limine l\u2019O2<\/sub> du syst\u00e8me, les acides qui restent dans l\u2019isolation en papier continuent de d\u00e9grader la cellulose et d\u2019acc\u00e9l\u00e9rer l\u2019oxydation, comme l\u2019illustre la section\u00a06.2. Il est \u00e9galement important d\u2019\u00e9valuer la production d\u2019acidit\u00e9 avec la teneur en CO2<\/sub> et en O2<\/sub>, comme l\u2019indique l\u2019exemple\u00a06.1.<\/p>\n

        \n
      1. \n\n\n\n
        Contenus connexes : <\/strong>R\u00e9paration rentable sur place des fuites dans les transformateurs \u00e9lectriques<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

        5. Quels sont les recours utiles et quand faut-il les appliquer\u00a0? <\/strong><\/h2>\n<\/li>\n
      2. <\/li>\n<\/ol>\n

        5.1. R\u00e9solution du probl\u00e8me de l\u2019O2<\/sub>\u00a0:<\/h3>\n

        Il est utile d\u2019\u00e9quiper les transformateurs avec des syst\u00e8mes d\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 qui emp\u00eachent la p\u00e9n\u00e9tration d\u2019oxyg\u00e8ne, des membranes gonflables dans le conservateur d\u2019huile ou des joints d\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 en amont entre le conservateur d\u2019huile et l\u2019air. Les syst\u00e8mes de d\u00e9gazage partiel ont \u00e9galement fait leurs preuves en ce qui concerne la r\u00e9novation et la conservation des anciens transformateurs \u00e0 respiration libre, ce qui permet de r\u00e9duire la proportion de gaz atmosph\u00e9riques (N2<\/sub>, O2<\/sub>) \u00e0 environ 30\u00a0% des valeurs satur\u00e9es.<\/p>\n

        Les syst\u00e8mes ci-dessus \u00e9liminent \u00e9galement l\u2019eau de la cellulose. La t\u00e2che est de d\u00e9terminer comment r\u00e9soudre ce probl\u00e8me d\u2019un point de vue technique et \u00e9conomique. En ce qui concerne les anciens transformateurs \u00e0 respiration libre, les installations de d\u00e9rivation ou de r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration constituent une m\u00e9thode \u00e9prouv\u00e9e de r\u00e9duction de l\u2019O2<\/sub> dans l\u2019huile. L\u2019huile est pr\u00e9lev\u00e9e dans la partie inf\u00e9rieure du transformateur, puis elle est d\u00e9gaz\u00e9e, s\u00e9ch\u00e9e et renvoy\u00e9e dans la partie sup\u00e9rieure. \u00c9tant donn\u00e9 que des raccordements standard, tels que des robinets de pr\u00e9l\u00e8vement d\u2019huile, permettent de commuter le syst\u00e8me de r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration entre diff\u00e9rents transformateurs sans les mettre hors tension, une unit\u00e9 de r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration peut traiter deux \u00e0 quatre transformateurs de taille moyenne selon des cycles de trois \u00e0 six mois. Il en r\u00e9sulte une r\u00e9duction de la quantit\u00e9 d\u2019oxyg\u00e8ne disponible et une diminution du taux de vieillissement. Par cons\u00e9quent, les co\u00fbts de maintenance sont r\u00e9duits, car aucune r\u00e9paration du transformateur n\u2019est n\u00e9cessaire, telle qu\u2019un remplacement du conservateur. \u00c9tant donn\u00e9 que l\u2019huile est s\u00e9ch\u00e9e, toute l\u2019eau du syst\u00e8me est \u00e9vacu\u00e9e du transformateur.<\/p>\n

        5.2. Il existe trois fa\u00e7ons de r\u00e9soudre le probl\u00e8me de l\u2019acidit\u00e9\u00a0:<\/h3>\n

        – Il faut remplir le transformateur avec des huiles inhib\u00e9es, plut\u00f4t que des huiles non inhib\u00e9es. \u00c9vitez d\u2019utiliser des huiles non inhib\u00e9es. L\u2019inhibiteur agit comme un rev\u00eatement de protection contre la dissolution des anodes des structures en acier.\u00a0 Il prot\u00e8ge l\u2019huile de la d\u00e9gradation par oxydation afin d\u2019emp\u00eacher la g\u00e9n\u00e9ration d\u2019acides dans l\u2019huile. La plupart des inhibiteurs d\u2019huile contiennent du 2,6-di-tert-butyl-p-cr\u00e9sol (DBPC, BHT) et du 2,6-di-tert-butylph\u00e9nol (DBP). Les huiles ne contenant pas ces inhibiteurs se d\u00e9gradent plus rapidement et doivent \u00eatre fr\u00e9quemment remplac\u00e9es, ce qui peut \u00eatre chronophage et co\u00fbteux.<\/p>\n

        – D\u00e8s que la valeur de 0,1\u00a0mgKOH\/g est atteinte, l\u2019huile doit \u00eatre r\u00e9g\u00e9n\u00e9r\u00e9e, puis inhib\u00e9e m\u00eame si l\u2019huile n\u2019a pas initialement \u00e9t\u00e9 inhib\u00e9e. Il est contraire aux bonnes pratiques de ne pas<\/em> inhiber l\u2019huile apr\u00e8s la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration, car l\u2019huile fra\u00eechement r\u00e9g\u00e9n\u00e9r\u00e9e ne contient plus de stabilisateurs de vieillissement.<\/p>\n

        -La conception du transformateur doit \u00eatre appropri\u00e9e afin d\u2019\u00e9viter que l\u2019huile subisse des tensions thermiques. Notre pr\u00e9c\u00e9dent article, Influence de la temp\u00e9rature et de l\u2019eau sur le vieillissement des transformateurs<\/em>, explique la signification d\u2019une conception thermique appropri\u00e9e, selon laquelle, dans le cas des transformateurs susceptibles de subir de fr\u00e9quents changements de charge, le syst\u00e8me de refroidissement interne doit \u00e9liminer les pointes de temp\u00e9rature lors des augmentations de charge rapides, c\u2019est-\u00e0-dire un refroidissement\u00a0OD (circulation dirig\u00e9e de l\u2019huile). Dans le cas des transformateurs \u00e0 partir desquels l\u2019huile doit \u00eatre pomp\u00e9e, par exemple OFWF (circulations forc\u00e9es de l\u2019huile et de l\u2019eau), ou dans le cas de radiateurs huile-air install\u00e9s \u00e0 distance, le refroidissement des enroulements doit \u00eatre bas\u00e9 sur une conception\u00a0ON (circulation naturelle de l\u2019huile) afin que la temp\u00e9rature de l\u2019huile soit r\u00e9partie le plus uniform\u00e9ment possible \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du syst\u00e8me d\u2019enroulement.<\/p>\n

          \n
        1. \n\n\n\n
          Contenus connexes : <\/strong>Cartographie des parcs de transformateurs<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

          6. Exemples<\/strong><\/h2>\n<\/li>\n
        2. <\/li>\n<\/ol>\n

          6.1<\/h3>\n

          Dans le cas ci-dessous, la tr\u00e8s faible teneur en oxyg\u00e8ne attire l\u2019attention. Elle a imm\u00e9diatement \u00e9t\u00e9 atteinte apr\u00e8s la mise en service. En 2004, elle a \u00e9t\u00e9 int\u00e9gr\u00e9e au programme de pr\u00e9servation des transformateurs, m\u00eame si le transformateur \u00e9tait en parfait \u00e9tat. Comme indiqu\u00e9 ci-dessous, la teneur en acide semble augmenter rapidement et atteint le seuil de r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration (0,1\u00a0mgKOH\/g) en seulement 9\u00a0ans. Cela signifie que la tension thermique dans ce transformateur a entra\u00een\u00e9 une perte rapide de la qualit\u00e9 de l\u2019huile<\/p>\n

          \"\"<\/p>\n

          6.2 Exemple d\u2019interaction de l\u2019acide et de l\u2019oxyg\u00e8ne<\/h3>\n

          Coupleur de r\u00e9seau 250 MVA, 220\/110 kV<\/p>\n

          \"\"<\/p>\n

          Ce transformateur illustre parfaitement l\u2019interaction de l\u2019acide et de l\u2019oxyg\u00e8ne. Le transformateur conna\u00eet un vieillissement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9 apr\u00e8s 2000 et atteint son stade de fin de vie en 2007. Jusqu\u2019en 1993, la teneur en O2 >> 20 000 est propre \u00e0 un transformateur \u00e0 respiration libre fonctionnant correctement. N\u00e9anmoins, la teneur en CO2 est \u00e9lev\u00e9e, indiquant un niveau \u00e9lev\u00e9 de consommation d\u2019O2. En 1996, l\u2019O2 chute et l\u2019acidit\u00e9 est de 0,109 mgKOH\/g, la limite maximale. \u00c0 partir de 2000, la teneur en O2 continue de diminuer, tandis que l\u2019acidit\u00e9 augmente. De plus, en 2003, des niveaux de furanne d\u2019environ 5 ppm sont constat\u00e9s.<\/p>\n

          En 2007, tous les indicateurs montrent que le transformateur a atteint un \u00e9tat de fin de vie, notamment les valeurs suivantes\u00a0:<\/p>\n