Nouvelles méthodologies de laboratoire pour l'étude des liquides isolants — Développements à venir pour les propriétés fonctionnelles clés

Domaine étudié / Méthodologie

Il est fait référence, tout au long de la BT, à deux méthodes d'essai de laboratoire:

1. La réalisation d'essais comparatifs à la ronde, inter-laboratoires (RRT) sur:

• Le gassing thermo oxydant des liquides isolants
• Les méthodes de détermination des composés dangereux PAC/PAH, en global et individuellement
• Les additifs des huiles minéraux et des esters liquides
• Les propriétés thermiques des liquides isolants

2. La recherche du plus possible de cas réels, qui décrivent:

• Le gassing thermo-oxydant et la corrélation avec le RRT mis en œuvre  
• La modification des paramètres de vieillissement  avec la déplétion de l'inhibiteur

Description de la Brochure Technique

Le premier Chapitre de la BT est consacré à un essai à la ronde qui avait pour but de mettre au point une méthode de caractérisation du gassing parasite  thermo-oxydant, qui peut se manifester dans des liquides isolants de différente origine – huiles minérales, esters synthétiques ou naturels et liquides silicones. Le Groupe de Travail (GT) CIGRE a opéré conformément à la dernière version de la norme CEI 60296 et les résultats ont été intégrés dans la dernière révision de la norme, en 2020.

Le comportement thermo-oxydant de certains esters naturels et synthétiques, et des liquides silicones aussi, a été étudié dans les mêmes conditions.

Les enseignements principaux de l'essai à la ronde sont ceux-ci:

• Les huiles minérales non inhibées, ainsi que les huiles passivées, ont tendance à libérer des gaz tels que l'hydrogène et l'éthane, quand elles sont exposées à des températures de 105 °C (température haute maximale de l'huile pour les huiles minérales). Ce phénomène, aussi appelé "gassing parasite", est fortement amplifié en présence de cuivre et d'air.
• L'émission d'éthane, dans le cas des esters multi-insaturés, se manifeste même en absence d'air. La présence de cuivre (dans l'air ou l'azote) réduit la proportion d'hydrogène par rapport ce qui se passe dans des essais sans présence de cuivre.  

Le deuxième chapitre de la BT présente des cas réels de "gassing parasite" thermo-oxydants qui ont été rapportés.

La Figure 1 montre l'exemple typique d'une famille de 53 transformateurs à respiration libre, 60 kV, d'une puissance allant de 20 à 31,5 MVA, fabriqués entre 2003 et 2014, remplis d'huile non inhibée. L'analyse des gaz présents dans l'huile montre une croissance modérée et continue pour l'éthane et le méthane, mais pas de croissance pour l'éthylène, l'hydrogène ou l'acétylène.

Bien que l'évolution de la présence de gaz produit par le gassing parasite, provienne des composants de l'huile, les schémas d'interprétation peuvent traduire un sur-échauffement, et être un sujet de préoccupation pour les exploitants. Est-il possible de corriger ce comportement? Est la question qui se pose très souvent. On montre à partir de quelques exemples, que les procédures de régénération, avec une inhibition complémentaire, peut limiter le problème (Tableau 1).

Le troisième chapitre de la BT traite des méthodes d'identification des PCA et PAH dans les huiles isolantes minérales. Des essais à la ronde portant sur les méthodes d'identification globale et individuelle de ces composants ont été réalisés.

Le quatrième chapitre de la BT est consacré aux méthodes d'identification des additifs, dans les huiles minérales mais aussi pour les liquides esters isolants. Il a été procédé à un essai à la ronde utilisant la méthode de la Chromatographie Liquide à Haute Pression (HPLC). L'utilisation de cette procédure a produit des résultats tout à fait satisfaisants pour des huiles minérales, mais rencontre toujours des problèmes d'interférence avec les esters liquides. Les résultats sont prometteurs, mais des études complémentaires et des perfectionnements de la méthode sont encore nécessaires.  

Le cinquième chapitre de la BT traite de la surveillance du vieillissement des liquides par mesure de la déplétion de l'inhibiteur. Plusieurs exemples portant sur des transformateurs en exploitation sont donnés dans ce chapitre, pour lesquels la déplétion continue de l'inhibiteur a été corrélée à d'autres paramètres de l'huile (Figure 2).