L'eau dans l'huile apparaît comme une substance indésirable, il est généralement admis que l'eau en quantités microscopiques - et non en gallons - est la cause de plus de pannes électriques que toute autre impureté.L'humidité constitue un danger non seulement pour les qualités isolantes de l'huile mais également pour les isolants qui sont immergés dans l'huile.
De l'eau peut être introduite dans l'huile par des fuites de joints, de mauvaises techniques de manipulation ou par le produit d'un papier isolant naturel et de la dégradation de l'huile.Au fur et à mesure que le papier se dégrade, il produit du dioxyde de carbone et de l'eau et, à mesure que l'huile isolante vieillit, de l'eau, des acides, des boues et d'autres composés polaires se forment.Sa présence est donc inévitable pendant la durée de vie normale d'un transformateur.
L'eau est un liquide polaire ayant une permittivité ou une constante diélectrique élevée, elle est donc attirée par les zones de forts champs électriques.Ainsi, l'humidité interne n'est pas distribuée uniformément, mais se concentre en fait potentiellement dans les parties les plus dangereuses du système.
Il est important de noter que l'eau est dans un état de mouvement continu entre l'huile et le système d'isolation en papier, causé par les variations de température interne dues à la charge et aux conditions ambiantes.
L'eau peut être présente sous quatre formes possibles, ce sont :
• Eau gratuite – C'est de l'eau qui s'est déposée hors de l'huile dans une couche séparée.C'est cette eau qui est indiquée par une faible tension de claquage diélectrique.
• Eau émulsifiée – Ou de l'eau qui est en suspension et qui ne s'est pas encore déposée dans l'eau libre (indiquée par 'caramel' huile colorée).
Nb : Une valeur de facteur de puissance élevée indique la présence éventuelle de cette eau en suspension piégée dans les produits de désintégration de l'huile.
• Eau en solution – ou dissous dans l'huile.
• Eau liée chimiquement – Eau qui est chimiquement liée au papier isolant et qui est libérée lorsqu'elle est oxydée.
Les effets destructeurs de l'eau comprennent:
• Dilatation de l'isolant en papier, modifiant la pression mécanique du système de serrage du transformateur.
• Perte de capacité isolante (Tension de claquage diélectrique)
• Accélérer le vieillissement du papier, c'est-à-dire déclencher la décomposition des fibres du papier
• Augmentation de la corrosion du noyau et du réservoir
• Consommation progressive d'additifs d'huile
Le plus dangereux et le plus destructeur de ces effets est la perte de la capacité isolante des huiles.Cela peut se produire à partir des événements suivants :
• Pendant les périodes de charge élevée et à des températures ambiantes élevées, des ruptures diélectriques peuvent résulter de la résistance réduite de l'huile avec des quantités absolues élevées d'eau.
• Avec des charges élevées soudaines, l'eau peut bouillir sur les surfaces des conducteurs et les bulles de vapeur peuvent provoquer des défaillances diélectriques lorsqu'elles montent vers le haut.
• Pendant la période de refroidissement après une charge élevée, la saturation relative de l'huile augmentera.À son extrême à 100% de saturation relative, l'eau précipitera et réduira considérablement la rigidité diélectrique de l'huile.
Si l'huile est oxydée dans une certaine mesure, toute eau entrant dans le transformateur sera partiellement absorbée dans les produits de désintégration de l'huile (c'est ce fait qui fait que l'huile ancienne ou fortement oxydée dissout plus d'eau que l'huile neuve).Au fur et à mesure que les produits de désintégration s'accumulent dans l'huile, la tension superficielle de l'eau ou la tension interfaciale entre l'huile et l'eau diminue considérablement.Cette molécule de désintégration plus lourde recirculera ensuite dans tout le transformateur et se retrouvera dans l'isolation en papier ou dans des zones de haute intensité électrique, réduisant ainsi la résistance d'isolation.La molécule de désintégration de l'huile saturée d'eau a une préférence pour la partie la plus froide du transformateur (fond et ailettes, conduisant à la corrosion) et les zones de contrainte électrique la plus élevée (conduisant à un arc électrique).
Il a été prouvé qu'un papier isolant à 2 % d'humidité vieillit trois fois plus vite qu'un papier à 1 % d'humidité et trente fois plus vite à 3 % d'humidité.
Il est donc facile de voir l'importance de maintenir de faibles niveaux d'humidité dans un transformateur pour assurer une durée de vie longue et sans problème.
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