jeudi 9 mars 2017

Pour diagnostiquer «l’eau dans le transformateur (papier ou huile)», Sea Marconi utilise ses propres paramètres de diagnostic, dans ce cas:

les signes visuels sur le transformateur sont interprétés (et ceux d’une inspection interne);

en analysant l’huile et les papiers (si disponible à la suite d’une inspection interne), les symptômes sont identifiés et les co-facteurs évalués. L’un d’entre eux est sans aucun doute la température, à la fois de l’échantillonnage et la température ambiante. En même temps, il est nécessaire d’évaluer la dégradation de l’huile, le type d’huile (entre les paraffines et les naphténiques, il existe différents degrés de solubilité, ce qui est encore plus évident pour les esters naturels, qui peuvent se solubiliser jusqu’à 10 fois plus que les huiles minérales ) et la concentration et le type d’additifs.

Les limites recommandées pour IEC 60422 pour l’huile dans un transformateur qui vient d’être rempli et avant énergisation:

Traite du Tableau 3 – Limites conseillées pour les huiles minérales isolantes après remplissage de matériels électriques neufs et avant leur mise sous tension – IEC 60422 ed. 4-2013

Toujours la même règle sur p. 28 indique les valeurs limites d’eau recommandées pour un transformateur en fonctionnement:

Traite du Tableau 5 – Application et interprétation des essais – IEC 60422 ed. 4-2013

À partir des résultats analytiques du test “eau dans l’huile”, il existe plusieurs méthodes (avec différents niveaux de précision) pour évaluer l’état de l’hydratation de la cellulose, c’est-à-dire l’eau absorbée par les papiers. Tout d’abord, il faut distinguer entre les méthodes directes, qui impliquent l’analyse des échantillons de papier provenant de l’inspection interne, et des méthodes indirectes, à l’aide de formules mathématiques et de diagrammes.

Par exemple, la norme technique IEC 60422 permet (voir le tableau ci-dessous) d’estimer les conditions d’humidité de l’isolant solide (papiers). Pour obtenir cette estimation, il faut calculer (voir les formules ci-dessous) la saturation de l’eau dans l’huile, c’est-à-dire la concentration maximale d’huile qui peut se solubiliser dans de l’huile à une certaine température.

Après avoir calculé la saturation de l’eau dans l’huile en pourcentage, grâce au tableau ci-dessous (tableau A.1 – CEI 60422 et 4-2013), il est possible d’obtenir une estimation de l’humidité des papiers: sec, moyennement humide, humide , extrêmement humide.

Tableau A.1 – Guide pour l’interprétation des données exprimées en pourcentage de saturation – IEC 60422 ed. 4-2013
T. V. Oommen, “Moisture Equilibrium Charts for Transformer Insulation Drying Practice”, IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, Vol, PAS-103, No. 10, October 1984

Pour l’intégration, les différentes courbes d’équilibre peuvent être utilisées (courbes de Fabre-Pichon, 1960, courbes d’Oommen, 1983, courbes de Griffin, 1988, courbes de Koch, 2005). Ce sont des diagrammes traités en fonction de différentes histoires d’application qui permettent de prédire scientifiquement la quantité moyenne d’eau absorbée dans les papiers en fonction de la température de fonctionnement moyenne. Par la suite, en connaissant le poids total du papier et de l’huile, il est possible de faire un bilan massique de l’eau totale présente dans le transformateur, tant dans le papier que dans l’huile.

En alternative à la détermination indirecte décrite ci-dessus, il existe également la possibilité d’employer une méthodologie directe.
En présence d’un échantillon de papier imprégné d’huile, il est possible de déterminer la quantité d’eau dans le papier au moyen d’un protocole spécifique pour extraire de l’eau à travers un gaz porteur (par exemple, de l’azote chaud). L’eau extraite est déterminée par la méthode quantitative de Karl Fisher (méthode CEI 60814). Cette concentration (mg / kg) permet de calculer le pourcentage d’eau par rapport à la masse de l’échantillon de papier dans l’analyse.

Sea Marconi a récemment utilisé cette méthode pour un important constructeur de transformateurs internationaux. La mesure de l’humidité du papier a permis de mieux comprendre le processus de séchage du transformateur et d’optimiser l’ensemble du processus de production

Grâce à la base de données, vous étudiez l’histoire familiale ou subjective (par exemple, recherche de défauts et / ou d’échecs sur les machines jumelles);

Les facteurs d’incertitude, de vitesse et d’évolution au fil du temps (tendance) des indicateurs symptomatiques sont surveillés tout au long des phases de son cycle de vie; Pour cela, il est important de se libérer de la température d’échantillonnage (qui change par rapport au profil de fonctionnement) en renormalisant le résultat analytique de l’eau dans l’huile à une température de 20 ° C (vd. CEI 60814]. Ce calcul est effectué en utilisant la formule [mettre la formule] pag. 13 (CEI 60422) avec facteur de correction (voir figure 1 page 41 CEI 60422).

Sur la base de l’évaluation de ces facteurs clés, la criticité est classée en termes de type et de priorité, tout en définissant le type et la priorité des actions correctives.

la température est un facteur clé dans les processus de dégradation du papier et des matériaux isolant l’huile. Certains capteurs de température (fibres optiques internes ou capteurs externes situés à des points représentatifs) peuvent surveiller le transformateur pendant son cycle de vie. Ces données, basées sur un «algorithme de profil de fonctionnement» spécifique, vous permettent de diagnostiquer plus efficacement la situation actuelle et de prédire l’évolution future (pronostic) pour prévenir et atténuer les points critiques.

Un vrai exemple

Transformateur cat A (vd. tab. 2 IEC 60422), Génération GSU Lift Type (Respirateur Conservateur et Gel de Silice)

Tension: 400 kV, Puissance: 250 MVA
Masse d’huile: 50 000 kg d’huile minérale à base de paraffine non inhibée
Papier de masse: 2 500 kg
Type de papier: papier kraft non-TU

Refroidissement: ONAF
Sévérité environnementale: normale, climat tempéré (slm) 250 m, rez-de-chaussée
acidité totale de 0,25 mg de KOH / géno (valeur “médiocre” par rapport à l’onglet 5 CEI 60422),
couleur = 6 foncé (valeur “pauvre” comparée à l’onglet 5 CEI 60422)

L’eau dans le papier

L’eau dans la carte du transformateur était <0,5%. La quantité d’eau dans l’huile d’un nouveau transformateur doit être <10 mg / kg à 40 ° C.

Renormalisée à 20 ° C est de 4,5 mg / kg d’eau dans l’huile, puis 0,225 kg d’huile de l’eau de transformateur Exemple (4,5 mg / kg kg x 50 000 = 225 000 mg = 0,225 kg).

12,5 Kg d’eau dans le document initial

Il a donc un ratio de 55,5, ce qui signifie que pour chaque kg d’eau dans l’huile correspond à 55 kg d’eau dans le papier

L’eau dans l’huile

Eau dans l’huile = 40 mg / Kg échantillonné à 40 ° C. Cette valeur correcte à 20 ° C est de 18 mg / kg, ce qui signifie que sur une masse de 50,000 kg d’huile, il y a 0,9 kg d’eau dissoute dans de l’huile (18 mg / kg x 50 000 = 900.000 kg mg = 0,9 Kg)

Ensuite, passant de 0,225 Kg à 0,9 Kg, la valeur de l’eau dans l’huile a augmenté de 400%!

Le papier isolant a certainement un processus de dégradation: il avait d’abord une masse de 2 500 kg et passait à 1 875 kg.

Grâce aux courbes d’équilibre de T. V. Oommen, on estime une saturation relative d’huile d’environ 5% d’huile, définie par la CEI “extrêmement humide”.

Ces deux dernières informations nous permettent de dessiner le contenu de l’eau sur les cartes: 93 Kg (1,875 Kg x 5/100)

En résumé, vous auriez 0,9 kg d’eau dans l’huile et 93 kg d’eau dans le papier

Il est donc clair que dans l’exemple le rapport réel de l’eau dans l’huile / eau dans les cartes pour un nouveau transformateur est de 1 à 55, est maintenant pratiquement doublé, pour chaque kg d’eau dans l’huile il y a environ 100 kg d’eau dans les cartes

Le DP de ce transformateur a diminué en 35 ans de 1000 à 200, ce qui signifie la valeur moyenne, qui correspond conventionnellement à la fin de la durée de vie thermique. Dans le même temps, on estime qu’une masse de papier de 25%, son poids est en fait passé de 2.500 Kg à partir de 1.875 Kg.

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