Comment maintenir les transformateurs en activité?

Shell lance une nouvelle huile pour transformateur durable

En septembre, Shell a lancé un nouveau type d'huile biodégradable pour transformateurs. Il s'agit d'une version améliorée de l'huile pour transformateurs à base de gaz naturel que la société a introduite pour la première fois en 2012. Avec cette nouvelle huile, la société vise, entre autres, à augmenter le nombre de nouveaux transformateurs dans les réseaux de haute tension et de distribution. Aujourd'hui, ces derniers doivent également être capables de faire face à une circulation d'électricité bidirectionnelle étant donné l'apparition des panneaux solaires.

Nouvelle huile pour transformateurs

Shell fabrique son huile pour transformateurs dans plusieurs endroits du monde à partir d huile GTL provenant de son usine au Qatar. Là, la société convertit le gaz naturel par synthèse Fischer-Tropsch en composés semblables à la paraffine avec de longues chaînes moléculaires.
"Pour l'huile pour transformateurs, nous les dotons de chaînes latérales, de sorte que l'huile a un point de solidification bas car les transformateurs doivent pouvoir fonctionner correctement même à 20 ou 30 degrés sous zéro. Sans cette précaution, il resterait une sorte de cire de bougie avec un point de solidification supérieur à la température ambiante", explique Ed Van Schaik, spécialiste des produits dans le domaine des huiles pour transformateurs et compresseurs.

La nouvelle huile Shell Diala S5 BD a un point de solidification de -51 °C, soit environ dix degrés de moins que l'huile Shell Diala S4 ZX-I que la société a introduite en 2012. "Cela offre un avantage lorsqu'elle est utilisée dans les régions froides, en particulier dans le nord de la Scandinavie et au Canada", explique Van Schaik.

L'huile GTL, une matière première propre

Le groupe a commencé à produire de l'huile pour transformateurs à base de pétrole il y a environ quatre-vingts ans. L'huile pour transformateurs sert à dissiper la chaleur produite et à isoler électriquement les pièces les unes des autres. En 2012, le groupe est passé à l'huile à base de gaz naturel. Cette huile présente plusieurs avantages.

Sans soufre

"Nous devons d'abord éliminer de l'huile tous les composés contenant du soufre, de l'azote et des métaux, ainsi que les aromatiques polycycliques. Dans le cas du gaz naturel, nous commençons immédiatement avec une matière première propre, à savoir de l'huile GTL. Comme l'huile pour transformateurs est exempte de soufre, elle ne peut pas provoquer de corrosion cuivre-soufre", explique Van Schaik.

Biodégradable

Un autre avantage important de cette nouvelle huile est qu'elle est biodégradable.
"Nous modifions un peu l'huile de base afin qu'elle soit conforme au test 301B de l'OCDE. Ce test en laboratoire exige que, dans un délai de 28 jours, 60 % de l'huile se trouvant dans un environnement d'eau et de bactéries soient convertis en biomasse".

Dans ce test 301B de l'OCDE, les huiles naphténiques traditionnelles sont converties en biomasse pour un maximum de 10 à 15 % en 28 jours. La nouvelle huile est également moins chère que les huiles biodégradables traditionnelles à base d'esters, explique Van Schaik. Il souligne que de plus en plus de transformateurs sont placés à proximité d'eaux libres. Les compagnies d'énergie préfèrent donc les remplir avec de l'huile biodégradable. Cela permet d'éviter les problèmes environnementaux en cas de fuite. Cela ne change rien au fait qu'elles sont toujours obligées de nettoyer les fuites d'huile.

'Multigrade'

A l'instar de l'huile moteur des voitures actuelles, l'huile pour transformateurs est une huile dite multigrade. Sa plage de fonctionnement est comprise entre -50 °C et + 120 °C. "Lorsque le transformateur est soumis à une forte charge, la température du noyau peut atteindre 70 à 80 degrés. Des points chauds de 100 à 110 degrés peuvent également apparaître. Ce n'est pas un problème. Le point d'éclair de la nouvelle huile est de 160 degrés Celsius. Comme le point d'éclair est supérieur de vingt degrés à celui de l'huile pour transformateurs naphténique standard, cela offre une sécurité supplémentaire", explique Van Schaik.

"Comme le point d'éclair est supérieur de vingt degrés à celui de l'huile pour transformateurs naphténique standard, cela offre une sécurité supplémentaire.

Les longueurs de chaîne des molécules, contrairement à celles de l'huile à base de pétrole, se situent également dans une plage étroite.
"Cela permet de prédire le comportement de cette huile. Avec l'huile traditionnelle, la composition des molécules d'huile diffère selon la source de pétrole, ce qui rend le comportement de cette huile moins prévisible", explique Van Schaik.

Suivi en ligne

"Aujourd'hui, il est possible de surveiller les transformateurs en ligne dès le début. Les capteurs en ligne, qui sont de plus en plus nombreux, se concentrent principalement sur les 'gaz d'erreur' dans l'huile. Grâce à la composition constante de la nouvelle huile, il y a moins de 'bruit' dû à la variation des molécules. Les erreurs internes, qui se produisent dans les transformateurs et provoquent des points chauds, par exemple, peuvent être détectées en ligne sur base des modifications de la composition et de la concentration des gaz d'erreur dans l'huile", explique Van Schaik.

Des pannes peuvent se produire dans les transformateurs au fil du temps. Bien que leurs bobines soient solidement fixées, elles sont exposées à des forces électromécaniques variables en raison des variations de l'intensité du courant. Avec le temps, cela peut entraîner une fatigue structurelle. Les conduits de refroidissement peuvent alors être obstrués par des contaminants libérés, par exemple, ce qui crée des points chauds. La nouvelle génération de capteurs en ligne permet d'identifier ce problème à un stade précoce.

De plus, le papier, qui, avec l'huile, agit comme un matériau isolant entre les bobines de cuivre, peut s'affaiblir ou se rompre à certains endroits, ce qui entraîne des courts-circuits et des décharges. Les gaz qui en résultent peuvent être mesurés dans le pétrole.
"Avec une huile dont la composition des molécules est cohérente, il y a moins de bruit, ce qui permet de mieux interpréter les résultats d'analyse", dit Van Schaik.

"Avec une huile dont la composition des molécules est cohérente, il y a moins de bruit, ce qui facilite l'interprétation des résultats d'analyse."

Au final, le suivi en ligne permet d'identifier les problèmes à temps afin que la maintenance puisse être effectuée en temps voulu. Cela permet de réduire le nombre de pannes imprévues et donc les temps d'arrêt. Avec toutes ces différentes propriétés, la nouvelle huile répond largement aux exigences de la norme internationale CEI 60296 Edition 5 (2020, type A (haute qualité) relative à l'huile pour transformateur, telle que révisée cette année.

En outre, les résultats des tests d'oxydation selon la méthode IEC61125 montrent que les huiles pour transformateurs modernes dopées (inhibées) durent trois fois plus longtemps que les huiles traditionnelles.

"En vue de fermer la chaîne du carbone dans l'économie, nous cherchons également une méthode pour traiter l'huile pour transformateurs de manière à ce qu'elle puisse être réutilisée après, disons, soixante ans de bons et loyaux services. En fonction des propriétés électriques de l'huile, on peut penser au recyclage ou au reconditionnement, au filtrage, à l'ajout de nouveaux antioxydants, etc. Ainsi, par exemple, l'huile Diala S4 de 2012 pourra entrer en considération en 2072 pour une réutilisation", déclare Van Schaik.