P\u00e9n\u00e9tration d'humidit\u00e9 dans les travers\u00e9es de transformateur : enseignements tir\u00e9s d'un cas \u00e0 110 kV<\/p>\n
La p\u00e9n\u00e9tration d'humidit\u00e9 peut affaiblir progressivement une travers\u00e9e de condenseur sans pr\u00e9senter de d\u00e9faut externe visible. Le cas d'un transformateur historique de 110 kV montre comment les variations de capacit\u00e9, de perte di\u00e9lectrique et de r\u00e9sistance d'isolement ont permis de d\u00e9tecter la d\u00e9t\u00e9rioration d'une travers\u00e9e avant qu'elle ne tombe en panne en service.<\/p>\n
La principale le\u00e7on \u00e0 retenir est que des donn\u00e9es de r\u00e9f\u00e9rence fiables et l'analyse des tendances historiques peuvent mettre en \u00e9vidence des probl\u00e8mes d'isolation naissants qui risquent de passer inaper\u00e7us lorsque les ing\u00e9nieurs se basent uniquement sur le r\u00e9sultat d'un seul essai.<\/p>\n
Note technique :<\/strong>\u00a0Cet article analyse un cas historique \u00e0 des fins p\u00e9dagogiques. Il ne d\u00e9finit pas de seuils d'alarme universels ni d'instructions de maintenance. Les essais, les crit\u00e8res de r\u00e9ception et les d\u00e9cisions d'exploitation doivent \u00eatre examin\u00e9s par des ing\u00e9nieurs qualifi\u00e9s, en se r\u00e9f\u00e9rant aux normes applicables, \u00e0 la documentation du fabricant et \u00e0 l'historique de l'\u00e9quipement.<\/p>\n Le probl\u00e8me a \u00e9t\u00e9 d\u00e9tect\u00e9 lors d'essais pr\u00e9ventifs effectu\u00e9s sur un transformateur principal de 110 kV. Les mesures relatives \u00e0 la travers\u00e9e haute tension de la phase B pr\u00e9sentaient des \u00e9carts significatifs tant par rapport aux autres phases que par rapport aux r\u00e9sultats enregistr\u00e9s environ trois ans auparavant.<\/p>\n Au d\u00e9part, le transformateur ne pr\u00e9sentait aucun d\u00e9faut ext\u00e9rieur manifeste. Les enqu\u00eateurs ont donc d\u00fb d\u00e9terminer si les mesures anormales provenaient de la partie active du transformateur, du changeur de prises ou d'un composant haute tension externe tel que la travers\u00e9e.<\/p>\n La comparaison entre les diff\u00e9rentes phases et les r\u00e9sultats des essais ant\u00e9rieurs a permis de mettre en \u00e9vidence la travers\u00e9e du condensateur de la phase B. Celle-ci a \u00e9t\u00e9 d\u00e9mont\u00e9e et remplac\u00e9e avant d'\u00eatre d\u00e9mont\u00e9e \u00e0 son tour pour faire l'objet d'un examen approfondi.<\/p>\n Ce cas illustre pourquoi l'\u00e9tat des travers\u00e9es d'un transformateur doit \u00eatre \u00e9valu\u00e9 \u00e0 l'aide de plusieurs indicateurs plut\u00f4t que sur la base d'une seule mesure.<\/p>\n La capacit\u00e9 d'isolement principale de la travers\u00e9e de phase B est pass\u00e9e de 294,4 pF lors de l'essai pr\u00e9c\u00e9dent \u00e0 329,8 pF. Les travers\u00e9es des phases A et C sont rest\u00e9es proches de leurs valeurs pr\u00e9c\u00e9dentes.<\/p>\n Cette augmentation sp\u00e9cifique \u00e0 cette phase \u00e9tait importante, car une travers\u00e9e de condensateur est con\u00e7ue comme une structure capacitive contr\u00f4l\u00e9e. Une variation significative de la capacit\u00e9 peut indiquer une alt\u00e9ration des propri\u00e9t\u00e9s di\u00e9lectriques, une d\u00e9t\u00e9rioration des couches de gradation internes ou tout autre changement au sein du syst\u00e8me d'isolation.<\/p>\n La mesure doit toujours \u00eatre \u00e9valu\u00e9e par rapport \u00e0 :<\/p>\n Une variation de capacit\u00e9 constitue un signal de diagnostic, mais ne constitue pas \u00e0 elle seule un diagnostic complet.<\/p>\n La valeur de perte di\u00e9lectrique mesur\u00e9e pour l'isolation principale de la phase B est pass\u00e9e de 0,3001 TP3T \u00e0 1,9651 TP3T. La partie d'isolation \u00e0 basse tension, ou isolation externe, a \u00e9galement enregistr\u00e9 une augmentation significative.<\/p>\n Selon les pratiques r\u00e9gionales et l'instrument d'essai utilis\u00e9, ce type de mesure peut \u00eatre exprim\u00e9 sous la forme du facteur de dissipation di\u00e9lectrique, du tan delta ou du facteur de puissance. Ces termes d\u00e9crivent un comportement de perte di\u00e9lectrique \u00e9troitement li\u00e9, mais ils ne doivent pas \u00eatre utilis\u00e9s de mani\u00e8re interchangeable sans avoir pr\u00e9alablement v\u00e9rifi\u00e9 la m\u00e9thode d'essai et les conventions de pr\u00e9sentation des r\u00e9sultats.<\/p>\n Une augmentation de la valeur des pertes di\u00e9lectriques peut \u00eatre li\u00e9e \u00e0 la pr\u00e9sence d'humidit\u00e9, \u00e0 une contamination, au vieillissement, \u00e0 des d\u00e9charges internes ou \u00e0 la d\u00e9t\u00e9rioration du syst\u00e8me d'isolation. Les conditions environnementales et les fuites de surface peuvent \u00e9galement influencer les mesures sur site, en particulier sur les travers\u00e9es en porcelaine install\u00e9es \u00e0 l'ext\u00e9rieur.<\/p>\n La r\u00e9sistance d'isolement de la partie endommag\u00e9e de la travers\u00e9e de phase B a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9e \u00e0 4 800 M\u03a9. Les r\u00e9sultats correspondants pour les travers\u00e9es des phases A et C ont \u00e9t\u00e9 enregistr\u00e9s \u00e0 plus de 10 000 M\u03a9.<\/p>\n L'isolation des enroulements du transformateur s'est \u00e9galement r\u00e9v\u00e9l\u00e9e inf\u00e9rieure \u00e0 celle observ\u00e9e lors de l'essai pr\u00e9c\u00e9dent, car la travers\u00e9e d\u00e9t\u00e9rior\u00e9e est rest\u00e9e sous tension pendant une partie de l'essai.<\/p>\n Ce constat met en \u00e9vidence un d\u00e9fi diagnostique majeur : une douille d\u00e9fectueuse peut fausser les mesures qui, \u00e0 premi\u00e8re vue, semblent indiquer un probl\u00e8me \u00e0 l'int\u00e9rieur du transformateur.<\/p>\n Avant d'attribuer des r\u00e9sultats d'isolation anormaux \u00e0 la partie active du transformateur, les ing\u00e9nieurs doivent bien comprendre le circuit d'essai dans son ensemble et d\u00e9terminer si les travers\u00e9es, les changeurs de prises, les c\u00e2bles ou d'autres composants raccord\u00e9s sont susceptibles d'influencer la mesure.<\/p>\n Lorsque le noyau du condensateur a \u00e9t\u00e9 retir\u00e9 de la douille, les enqu\u00eateurs ont constat\u00e9 la pr\u00e9sence de traces de d\u00e9charge par effluves sur sa surface inf\u00e9rieure. Un d\u00e9montage plus pouss\u00e9 a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 des perforations dans les premi\u00e8re et deuxi\u00e8me couches capacitives, pr\u00e8s de l'extr\u00e9mit\u00e9 inf\u00e9rieure.<\/p>\n Des traces de corrosion ont \u00e9galement \u00e9t\u00e9 constat\u00e9es sur un ressort de compression situ\u00e9 pr\u00e8s du sommet de l'ensemble. Ces observations, associ\u00e9es aux mesures \u00e9lectriques et \u00e0 la localisation des dommages internes, ont permis de confirmer l'hypoth\u00e8se d'un m\u00e9canisme li\u00e9 \u00e0 la p\u00e9n\u00e9tration d'humidit\u00e9.<\/p>\n L'enqu\u00eate a conclu que de l'humidit\u00e9 s'\u00e9tait infiltr\u00e9e par la partie sup\u00e9rieure de la douille. Le noyau du condenseur \u00e9tant install\u00e9 \u00e0 la verticale, l'humidit\u00e9 s'est propag\u00e9e vers le bas le long de l'isolation ext\u00e9rieure et s'est accumul\u00e9e pr\u00e8s de la zone inf\u00e9rieure, soumise \u00e0 un potentiel \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n Au fil du temps, l'isolant en papier humide a modifi\u00e9 la r\u00e9partition locale du champ \u00e9lectrique et favoris\u00e9 les d\u00e9charges de surface. La migration continue de l'humidit\u00e9 vers le corps du condensateur a fini par contribuer \u00e0 la perforation des couches de gradation internes.<\/p>\n Une douille de condensateur est constitu\u00e9e de couches conductrices gradu\u00e9es, s\u00e9par\u00e9es par du papier impr\u00e9gn\u00e9 d'huile ou par un autre syst\u00e8me isolant. Sa capacit\u00e9 d\u00e9pend de la g\u00e9om\u00e9trie de ces couches et des propri\u00e9t\u00e9s di\u00e9lectriques des mat\u00e9riaux qui les s\u00e9parent.<\/p>\n L'eau pr\u00e9sente une permittivit\u00e9 relative bien sup\u00e9rieure \u00e0 celle de l'huile min\u00e9rale ou du papier impr\u00e9gn\u00e9 d'huile s\u00e8che. Lorsque de l'humidit\u00e9 p\u00e9n\u00e8tre dans l'isolant, elle peut modifier les propri\u00e9t\u00e9s di\u00e9lectriques effectives et augmenter la capacit\u00e9 mesur\u00e9e, m\u00eame si les dimensions physiques restent inchang\u00e9es.<\/p>\n L'humidit\u00e9 peut \u00e9galement :<\/p>\n La r\u00e9ponse exacte d\u00e9pend de l'emplacement et de la quantit\u00e9 d'humidit\u00e9, de la temp\u00e9rature, de la conception de la douille, de la pr\u00e9sence de contaminants, de la configuration de l'essai et de l'ampleur de la d\u00e9t\u00e9rioration existante.<\/p>\n Les mesures absolues \u00e9taient anormales, mais la comparaison avec les r\u00e9sultats ant\u00e9rieurs et ceux des autres phases a permis de confirmer le diagnostic de mani\u00e8re beaucoup plus certaine.<\/p>\n Dans ce cas :<\/p>\n L'humidit\u00e9 ext\u00e9rieure peut influencer les mesures de perte di\u00e9lectrique en raison des fuites de surface au niveau de l'isolation en porcelaine. La capacit\u00e9 peut s'av\u00e9rer moins sensible \u00e0 cette influence externe particuli\u00e8re dans certaines conditions d'essai, ce qui en fait un indicateur compl\u00e9mentaire pr\u00e9cieux.<\/p>\n Cela ne signifie pas pour autant que la capacit\u00e9 soit toujours un indicateur plus fiable que la perte di\u00e9lectrique. La le\u00e7on \u00e0 en tirer est que les ing\u00e9nieurs doivent combiner des mesures reproductibles, des informations environnementales, des comparaisons de phase, les tendances historiques et leur connaissance de la conception des travers\u00e9es.<\/p>\n Une douille d\u00e9t\u00e9rior\u00e9e peut fausser les mesures effectu\u00e9es sur l'ensemble du transformateur. Les ing\u00e9nieurs doivent isoler correctement l'objet test\u00e9 et bien comprendre quels composants sont pris en compte dans chaque mesure avant de localiser le d\u00e9faut.<\/p>\n Dans ce cas pr\u00e9cis, les dommages les plus graves se trouvaient \u00e0 l'int\u00e9rieur du corps du condenseur. Une simple inspection visuelle ne permettait pas de d\u00e9tecter la pr\u00e9sence d'humidit\u00e9 dans l'isolation en papier ni la perforation des couches internes de calage.<\/p>\n L'inspection visuelle reste utile pour d\u00e9tecter les fuites, la corrosion, les fissures dans la porcelaine, les joints endommag\u00e9s, la contamination ou un \u00e9chauffement anormal, mais elle ne permet pas de confirmer l'\u00e9tat interne d'une travers\u00e9e de condenseur.<\/p>\n Les registres relatifs \u00e0 la fabrication, \u00e0 la mise en service et aux essais p\u00e9riodiques permettent aux ing\u00e9nieurs de rep\u00e9rer des changements qui, sans cela, pourraient para\u00eetre insignifiants.<\/p>\n Un rapport d'\u00e9tat des bagues utile peut inclure :<\/p>\n Des conditions d'essai constantes permettent d'obtenir des comparaisons \u00e0 long terme plus pertinentes.<\/p>\n La comparaison des trois phases permet de rep\u00e9rer rapidement une douille d\u00e9fectueuse. Cependant, des douilles d'apparence similaire peuvent pr\u00e9senter des diff\u00e9rences en termes d'\u00e2ge, de conception, d'historique de remplacement et de conditions d'utilisation.<\/p>\n La comparaison de phase s'av\u00e8re particuli\u00e8rement utile lorsqu'elle est associ\u00e9e \u00e0 la r\u00e9f\u00e9rence propre \u00e0 chaque travers\u00e9e et aux informations techniques fournies par le fabricant.<\/p>\n Pour une douille neuve ou de remplacement, l'\u00e9quipe charg\u00e9e du projet doit v\u00e9rifier le type de douille, la tension et le courant nominaux, les exigences en mati\u00e8re d'isolation, la capacit\u00e9 et la disposition des prises d'essai, la conception du joint d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9, l'orientation de montage, les conditions environnementales, les exigences de surveillance et la documentation d'essai requise.<\/p>\n Le fabricant du transformateur, le fournisseur des travers\u00e9es et l'ing\u00e9nieur syst\u00e8me agr\u00e9\u00e9 doivent examiner ces exigences pour l'installation concern\u00e9e.<\/p>\n Oui. L'humidit\u00e9 peut s'infiltrer par des joints us\u00e9s, des interfaces endommag\u00e9es, des d\u00e9fauts de fabrication, des composants us\u00e9s ou d'autres voies internes sans provoquer de fuite externe imm\u00e9diatement visible.<\/p>\n Non. Une variation de capacit\u00e9 peut \u00e9galement \u00eatre li\u00e9e \u00e0 des couches de calibrage endommag\u00e9es, \u00e0 des mouvements internes, \u00e0 des probl\u00e8mes de connexion, au montage de test, \u00e0 des effets li\u00e9s \u00e0 la temp\u00e9rature ou \u00e0 une erreur de mesure. Des \u00e9l\u00e9ments suppl\u00e9mentaires sont n\u00e9cessaires avant de pouvoir identifier la cause premi\u00e8re.<\/p>\n Ils d\u00e9crivent un comportement de perte di\u00e9lectrique tr\u00e8s similaire, mais ne sont pas num\u00e9riquement identiques dans tous les contextes. Les rapports d'essai doivent conserver les termes de mesure, la m\u00e9thode, la tension, la temp\u00e9rature et les conventions d'instrumentation d'origine.<\/p>\n Non. L'\u00e9tat des bagues doit \u00eatre \u00e9valu\u00e9 en tenant compte des tendances, des phases comparables, des donn\u00e9es du constructeur, des r\u00e9sultats d'inspection, de la r\u00e9p\u00e9tabilit\u00e9 des essais, de l'historique d'exploitation et d'autres m\u00e9thodes de diagnostic approuv\u00e9es.<\/p>\n Oui. Si la douille reste raccord\u00e9e pendant l'essai, l'\u00e9tat de son isolation peut influencer la mesure globale et donner l'impression que le probl\u00e8me provient de l'int\u00e9rieur du transformateur.<\/p>\n Ce cas concernant un r\u00e9seau de 110 kV montre comment la p\u00e9n\u00e9tration d'humidit\u00e9 dans les travers\u00e9es d'un transformateur peut \u00e9voluer, \u00e0 partir d'un probl\u00e8me d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 ou de conception, vers un isolant humide, un effet de piste en surface, une modification de la capacit\u00e9 et une perforation des couches de gradation internes.<\/p>\n La le\u00e7on \u00e0 retenir n'est pas simplement de surveiller une seule limite d'alarme. Une \u00e9valuation fiable des travers\u00e9es isolantes repose sur des donn\u00e9es de r\u00e9f\u00e9rence, des essais reproductibles, une comparaison entre phases, l'analyse des tendances historiques et une localisation pr\u00e9cise de l'anomalie.<\/p>\n Lorsque la capacit\u00e9, la perte di\u00e9lectrique et la r\u00e9sistance d'isolement varient toutes sur une m\u00eame travers\u00e9e, l'ensemble de ces variations m\u00e9rite un examen technique approfondi.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Transformer Bushing Moisture Ingress: Lessons from a 110 kV Case Moisture ingress can progressively weaken a condenser bushing without producing an obvious external defect. A historical 110 kV transformer case shows how changes in capacitance, dielectric loss, and insulation resistance identified a deteriorating bushing before it failed in service. 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Quelles mesures ont chang\u00e9 ?<\/b><\/strong><\/h2>\n
Capacit\u00e9 d'isolation principale<\/b><\/strong><\/h3>\n
\n
Pertes di\u00e9lectriques ou facteur de puissance<\/b><\/strong><\/h3>\n
R\u00e9sistance d'isolement<\/b><\/strong><\/h3>\n
Qu'a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 l'examen interne ?<\/b><\/strong><\/h2>\n
Pourquoi l'humidit\u00e9 modifie-t-elle la capacit\u00e9 des bagues isolantes ?<\/b><\/strong><\/h2>\n
\n
Pourquoi l'analyse des tendances historiques \u00e9tait-elle si importante ?<\/b><\/strong><\/h2>\n
\n
Quels enseignements les propri\u00e9taires de transformateurs peuvent-ils tirer de ce cas ?<\/b><\/strong><\/h2>\n
Un d\u00e9faut au niveau d'une douille peut ressembler \u00e0 un d\u00e9faut au niveau d'un transformateur<\/b><\/strong><\/h3>\n
L'apparence ext\u00e9rieure ne suffit pas<\/b><\/strong><\/h3>\n
Les donn\u00e9es de r\u00e9f\u00e9rence ont une valeur \u00e0 long terme<\/b><\/strong><\/h3>\n
\n
La comparaison de phases est utile, mais n'est pas d\u00e9terminante<\/b><\/strong><\/h3>\n
Le contr\u00f4le de l'humidit\u00e9 commence par l'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 des joints<\/b><\/strong><\/h3>\n
Foire aux questions<\/b><\/strong><\/h2>\n
L'humidit\u00e9 peut-elle p\u00e9n\u00e9trer dans une travers\u00e9e de transformateur sans qu'il y ait de fuite d'huile visible ?<\/b><\/strong><\/h3>\n
Une augmentation de la capacit\u00e9 est-elle toujours le signe d'une infiltration d'humidit\u00e9 ?<\/b><\/strong><\/h3>\n
Le facteur de puissance et le tangente delta, est-ce la m\u00eame chose ?<\/b><\/strong><\/h3>\n
Un seul r\u00e9sultat satisfaisant suffit-il \u00e0 prouver qu'une douille est en bon \u00e9tat ?<\/b><\/strong><\/h3>\n
Une douille d\u00e9fectueuse peut-elle avoir une incidence sur les mesures d'isolation d'un transformateur ?<\/b><\/strong><\/h3>\n
Conclusion<\/b><\/strong><\/h2>\n