Pourquoi les transformateurs à huile nécessitent-ils un dispositif de respiration | Dingxin

Les transformateurs immergés dans l’huile, équipés d’un réservoir de compensation, doivent pouvoir absorber les variations de volume de l’huile isolante lorsque la charge et la température du transformateur changent. Lorsque l’huile se réchauffe, elle se dilate ; lorsqu’elle se refroidit, elle se contracte.

Ce cycle thermique provoque des échanges d’air entre l’espace atmosphérique et l’air contenu dans le réservoir de compensation. En l’absence d’un contrôle adéquat de l’humidité, de l’air humide, de la poussière et d’autres contaminants pourraient pénétrer dans le réservoir de compensation et dégrader l’état de l’huile isolante.

Un déshydrateur pour transformateur — aussi appelé déshydrateur à gel de silice ou déshydrateur respiratoire — assèche et filtre l’air entrant dans le réservoir de compensation. Il agit comme un « masque respiratoire sec » pour le transformateur, contribuant ainsi à protéger le système isolant et à assurer un fonctionnement fiable.

What is a Transformateur Déshydrateur ?

Un déshydrateur pour transformateur est un accessoire généralement raccordé à l’espace d’air du réservoir de compensation d’un transformateur immergé dans l’huile. Un déshydrateur séparé peut également être installé sur le réservoir de compensation d’un changeur de prises sous charge.

Le dispositif de respiration permet un passage contrôlé de l'air entrant et sortant du réservoir de compensation. Lors de l'inspiration, l'air entrant traverse un déshydratant — généralement du gel de silice indicateur — qui absorbe l'humidité avant que l'air n'atteigne le réservoir de compensation.

Les dispositifs de respiration déshydratants conventionnels contiennent généralement une chambre transparente remplie de gel de silice et peuvent inclure, à leur base, un godet à huile. La documentation des fabricants industriels de dispositifs de respiration confirme que l'air entrant, généré par la contraction thermique, traverse le gel de silice, tandis qu'une vanne hydraulique peut réguler le débit d'air dans les deux sens.

Pourquoi l'huile des transformateurs « respire-t-elle » ?

Le volume de l'huile des transformateurs varie avec sa température.

Lorsque la température de l'huile augmente

À mesure que la charge du transformateur ou la température ambiante augmente, l'huile isolante se réchauffe et se dilate. Cette augmentation du volume d'huile réduit l'espace d'air dans le réservoir de compensation, ce qui provoque l'évacuation d'air via le dispositif de respiration.

Lorsque la température de l'huile diminue

Lorsque le transformateur se refroidit, l’huile se contracte. L’espace d’air dans le réservoir de dilatation augmente, ce qui aspire de l’air extérieur à travers le déshydrateur.

Ce processus est souvent décrit comme la « respiration » du transformateur. Le déshydrateur ne bloque pas le flux d’air ; il régule et conditionne plutôt l’air échangé avec l’atmosphère.

Pourquoi l’humidité est-elle nuisible pour un transformateur ?

Le système d’isolation d’un transformateur immergé dans l’huile comprend généralement à la fois un liquide isolant et une isolation solide en cellulose. L’humidité pénétrant dans ce système peut nuire aux performances diélectriques et accélérer le vieillissement de l’isolation.

Les recommandations de la CEI considèrent les performances diélectriques, le vieillissement, la stabilité et les interactions liquide-solide comme des facteurs fonctionnels essentiels pour les liquides isolants des transformateurs.

Un déshydrateur correctement entretenu contribue à réduire la quantité d’humidité atmosphérique pénétrant par le réservoir de dilatation. Cela favorise :

• Les performances diélectriques de l’huile isolante
• La protection de l’isolation solide du transformateur
• Condition d’isolation plus stable
• Contamination réduite par l’air humide
• Durée de vie plus longue de l’huile et du système d’isolation
• Fonctionnement du transformateur plus fiable

Un déshydrateur ne constitue qu’une partie de la gestion de l’humidité dans un transformateur. Il faut également tenir compte des joints, des joints d’étanchéité, des membranes ou des vessies du réservoir de compensation, du traitement de l’huile, de la qualité de l’installation ainsi que des pratiques de maintenance.

Composants principaux d’un déshydrateur conventionnel Transformateur Respirateur

Bien que la conception varie selon le fabricant et le modèle, un déshydrateur conventionnel peut comporter les éléments suivants.

1. Chambre transparente pour agent dessiccant

Cette chambre en verre ou en polymère transparent permet au personnel d’entretien d’observer l’état du gel de silice sans avoir à démonter le déshydrateur.

La chambre doit rester propre, intacte et correctement étanche. Des fissures, des raccords desserrés ou des fuites d’air peuvent laisser pénétrer de l’air non traité en contournant l’agent dessiccant.

2. Indication du gel de silice

Le gel de silice absorbe l’humidité présente dans l’air entrant. Un agent indicateur change de couleur à mesure que le dessiccant sature.

Les couleurs initiale et saturée dépendent de la formulation du gel de silice. Par exemple, certains produits passent de l’orange au vert, tandis que d’autres types peuvent utiliser des combinaisons de couleurs différentes. Le personnel d’entretien doit suivre le nuancier et les instructions fournis avec le désiccateur spécifique, plutôt que de se fier à une règle universelle de couleur.

3. Filtres et écrans de retenue

Les écrans ou filtres retiennent les particules de gel de silice à l’intérieur de la chambre et contribuent à empêcher la poussière de dessiccant d’entrer dans le passage d’aération ou d’y provoquer un bouchon.

4. Cuve à huile ou vanne hydraulique

De nombreux désiccateurs conventionnels comportent une cuve à huile inférieure. Celle-ci crée un joint hydraulique, limite le contact continu entre le gel de silice et l’air extérieur, et peut aider à empêcher la pénétration de poussière et de contaminants dans le désiccateur.

Le niveau d’huile doit être maintenu conformément aux instructions du fabricant du déshydrateur. Un niveau d’huile trop bas peut compromettre l’étanchéité, tandis qu’un remplissage incorrect peut restreindre le flux d’air normal.

5. Tube de raccordement et bride

Le tube de raccordement relie le déshydrateur à l’espace d’air du conservateur. Le tube, la jointure et la bride doivent rester étanches et non obstrués afin que l’air traverse le déshydrateur plutôt qu’un point de fuite incontrôlé.

Comment fonctionne un déshydrateur de transformateur ?

Lors de l’inspiration du transformateur, l’air extérieur pénètre par la section inférieure du déshydrateur. Selon la conception, il traverse soit le joint d’huile, soit la vanne hydraulique, puis le gel de silice.

Le gel de silice absorbe la vapeur d’eau contenue dans l’air entrant. L’air asséché circule ensuite par le tube de raccordement vers le conservateur.

Lors de l’expiration, l’air s’écoule en sens inverse et retourne à l’atmosphère via l’ensemble du déshydrateur. Le trajet précis du flux d’air et le fonctionnement de la vanne dépendent de la conception du déshydrateur.

Le principe de fonctionnement peut être résumé comme suit :

1. L’huile isolante change de volume en fonction de la température.
2. Le réservoir de dilatation échange de l’air avec l’atmosphère.
3. L’air entrant est dirigé à travers le déshydrateur.
4. Le gel de silice élimine l’humidité contenue dans l’air.
5. Le joint à huile ou la vanne contribue à réguler le débit d’air et à limiter la contamination.
6. L’air desséché pénètre dans le réservoir de dilatation.

Que se passe-t-il si le déshydrateur n’est pas entretenu ?

Un déshydrateur saturé, fuyant, vide ou obstrué ne peut pas remplir efficacement sa fonction prévue.

Gel de silice saturé

Lorsque le déshydratant atteint sa capacité d’absorption d’humidité, il ne peut plus assécher efficacement l’air entrant. Un fonctionnement prolongé dans cet état augmente le risque qu’un air humide pénètre dans le conservateur.

Coupelle à huile vide ou contaminée

Si la coupelle à joint d’huile est vide, fuyarde, sale ou émulsionnée, elle risque de ne plus assurer correctement ses fonctions d’étanchéité et de filtration.

Blocage de l'écoulement d'air

Du gel de silice en poudre, des impuretés, des tamis endommagés ou une canalisation de raccordement obstruée peuvent restreindre la respiration. Un trajet bloqué peut perturber l’équilibrage normal de la pression dans le conservateur et doit faire l’objet d’une investigation immédiate.

Fuite d'air

Des raccords desserrés, des joints défectueux ou des chambres transparentes fissurées peuvent permettre à l’air de contourner le gel de silice, autorisant ainsi l’entrée d’air atmosphérique non traité dans le conservateur.

Installation incorrecte

Le montage du déshydratant en position inclinée, l’utilisation d’une quantité incorrecte d’huile, le maintien des scellés de transport ou le raccordement à une canalisation bouchée peuvent empêcher un fonctionnement correct.

Liste de contrôle pour l’inspection des déshydratants de transformateur

L’inspection du déshydrateur doit faire partie intégrante du programme de surveillance routinière de l’état du transformateur.

État extérieur

Vérifiez que :

• Le déshydrateur est monté solidement et verticalement.
• La chambre transparente n’est ni fissurée ni endommagée.
• Aucune fuite d’huile ou d’air n’est visible.
• La fenêtre d’inspection est suffisamment propre pour permettre l’observation du gel de silice.
• Les brides, raccords et éléments de fixation restent bien serrés.

État du gel de silice

Vérifiez que :

• La couleur du gel de silice correspond à l’état « sec » spécifié par le fabricant.
• La modification de couleur n’a pas atteint la limite de remplacement ou de régénération définie par le fabricant.
• Le déshydratant n’est pas devenu poudreux, compacté ou contaminé.
• Les passages d’air et les écrans de retenue ne sont pas obstrués.

Une modification de couleur couvrant environ la moitié à deux tiers du lit de déshydratant est parfois utilisée comme déclencheur de maintenance pour les unités conventionnelles. Toutefois, cela ne doit pas remplacer les instructions relatives au respirateur installé. Les formulations de gel de silice et les couleurs indicatrices varient.

Cuve à huile

Vérifier que :

• Le niveau d’huile correspond à la valeur spécifiée.
• L’huile est propre et exempte d’eau visible ou d’émulsification.
• La cuve n’est ni fissurée ni fuyante.
• Le joint et les éléments de fixation sont en bon état.

Raccordements et passage d’air

Inspecter :

• Le tuyau de raccordement du conservateur
• Joint d’étanchéité à bride et raccords filetés
• Écrans et passages internes pour le flux d’air
• Présence d’obstruction, de corrosion ou de dommages physiques

État fonctionnel

Tout comportement anormal de pression, bulles inhabituelles, écoulement d’air unidirectionnel persistant ou indications anormales du conservateur doit faire l’objet d’une investigation conformément aux manuels du transformateur et du déshydrateur.

Quand remplacer le gel de silice ?

Le gel de silice doit être remplacé ou régénéré dès qu’il atteint l’état spécifié par le fabricant du déshydrateur.

La fréquence de maintenance dépend de :

• Volume d’huile du transformateur
• Capacité du déshydrateur
• Humidité ambiante
• Température ambiante
• Charge du transformateur
• Variation de la température de l’huile
• Fréquence des cycles thermiques
• État du réservoir conservateur et des joints d’étanchéité

Les données du fabricant indiquent que ces variables influencent directement le dimensionnement du déshydrateur et les intervalles d’entretien. Par conséquent, une inspection fondée sur l’état est généralement plus fiable qu’un calendrier de remplacement identique pour tous les transformateurs.

Certains gels de silice conventionnels peuvent être régénérés par chauffage contrôlé, mais la température autorisée et la procédure dépendent du produit. Un agent dessiccant contaminé ou fortement pulvérisé ne doit pas être réutilisé automatiquement.

Des déshydrateurs à régénération automatique sont également disponibles. Ces dispositifs sèchent automatiquement le gel de silice et surveillent les cycles de respiration, réduisant ainsi les besoins en remplacement manuel de l’agent dessiccant.

Exigences essentielles en matière de sécurité

La maintenance des déshydrateurs de transformateur doit être effectuée par du personnel qualifié, conformément aux procédures de sécurité approuvées sur le site.

Avant de retirer, d’ouvrir ou d’entretenir un déshydrateur :

• Suivre les instructions du fabricant du transformateur.
• Vérifier si le transformateur doit être mis hors tension ou isolé.
• Éviter tout fonctionnement involontaire ou toute libération de pression non intentionnelle.
• Utiliser des équipements de protection individuelle adaptés.
• Tenir compte des risques liés à l’huile chaude, aux dangers électriques et au travail en hauteur.
• Protéger l’ouverture du réservoir conservateur contre la contamination atmosphérique.
• Ne pas laisser le tube respiratoire ouvert plus longtemps que nécessaire.
• N’utiliser que des dessiccants, de l’huile, des joints et des pièces de rechange homologués.

Les instructions d’utilisation des accessoires du transformateur avertissent le personnel de mettre hors tension les équipements associés et d’empêcher toute reconnexion avant l’entretien électrique.

Pourquoi l’entretien du déshydrateur est-il important

Un déshydrateur de transformateur est un accessoire relativement petit, mais il remplit une fonction protectrice essentielle. En séchant l’air entrant et en aidant à empêcher les contaminants de pénétrer dans le réservoir conservateur, il contribue à préserver l’état de l’huile isolante et du système d’isolation global du transformateur.

En termes simples, le déshydrateur constitue le « masque respiratoire sec » du transformateur :

• Il permet au réservoir conservateur d’échanger de l’air.
• Il élimine l’humidité contenue dans l’air entrant.
• Il aide à filtrer la poussière et les contaminants.
• Il favorise l’égalisation des pressions.
• Il contribue à protéger l’huile isolante.
• Il réduit les risques évitables d’entretien.

L’inspection régulière du gel de silice, du cuve à huile, des joints d’étanchéité et du trajet d’écoulement de l’air constitue donc une étape essentielle de l’entretien des transformateurs immergés dans l’huile.

Solutions transformateurs Dingxin Electric

Dingxin Electric fabrique des transformateurs de distribution et de puissance immergés dans l’huile, sur mesure, pour les projets destinés aux services publics, à l’industrie, aux énergies renouvelables, au secteur commercial et aux infrastructures.

La capacité du transformateur, le rapport de transformation, la fréquence, le groupe vectoriel, l’impédance, la plage de prises, le mode de refroidissement, les accessoires et les fonctions de surveillance peuvent être configurés conformément aux spécifications techniques du client.

Pour toute information concernant la sélection ou la maintenance des transformateurs, contactez Dingxin Electric en précisant la capacité requise, les tensions primaire et secondaire, la fréquence, l’environnement d’installation et la norme applicable.