Brouillard salin côtier : en quoi la fiabilité de l'isolation des transformateurs secs et des transformateurs immergés dans l'huile diffère-t-elle ?

L'avantage du transformateur immergé dans l'huile réside dans le fait que la cuve et le système d'isolation huile-papier forment ensemble un système fermé. Tant que l'étanchéité est assurée, les embruns salins et l'humidité extérieurs peuvent difficilement atteindre directement l'isolation principale. Dans un transformateur sec, en revanche, les enroulements, les surfaces isolantes et les pièces de connexion métalliques dépendent bien davantage de l'enceinte, des revêtements, des joints et du contrôle de l'environnement pour maintenir leur niveau d'isolation.

Cela ne signifie pas que les transformateurs secs ne peuvent pas être utilisés dans les environnements côtiers. Le point clé est qu'un indice de protection IP ne doit pas être traité comme une classe de protection contre la corrosion, et la protection de l'enceinte ne doit pas être assimilée à la protection du système d'isolation.

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Pourquoi les transformateurs secs sont-ils plus exposés aux risques d'isolation dans les environnements côtiers ?

Le plus grand danger des embruns salins côtiers ne réside pas simplement dans la corrosion des métaux. Il réside dans le fait que le sel déposé sur les surfaces isolantes forme un film conducteur en cas de forte humidité ou de condensation, ce qui augmente le courant de fuite de surface et déclenche à son tour des cheminements de fuite, des amorçages par pollution et des décharges partielles.

Lorsque les surfaces des enroulements, les supports isolants et les blocs de bornes d'un transformateur sec restent longtemps dans un tel environnement, le risque est plus direct que dans une unité immergée dans l'huile.

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Pourquoi l'augmentation de l'indice de protection IP seule ne suffit-elle pas ?

Un indice de protection IP décrit uniquement la capacité d'une enveloppe à empêcher la pénétration d'objets solides étrangers et d'eau, par exemple l'étanchéité à la poussière, la résistance aux jets d'eau ou la résistance aux pulvérisations. Il n'évalue pas la corrosion par les embruns salins, la condensation, le vieillissement aux UV, la durabilité du revêtement, la ligne de fuite, la protection contre la corrosion des bornes ou la fiabilité de l'étanchéité à long terme.

Les problèmes courants incluent les suivants :

• Un indice de protection IP élevé ne signifie pas une protection contre les embruns salins. Les indices IP65 ou IP56 peuvent bloquer les jets d'eau, mais les particules d'embruns salins peuvent toujours pénétrer par les interstices, les évents, les entrées de câbles et les joints vieillissants.
• La condensation se forme à l'intérieur de l'équipement. Même si aucune eau ne pénètre dans l'enveloppe, la différence de température entre le jour et la nuit peut produire de la condensation à l'intérieur du boîtier et humidifier les surfaces isolantes.
• Les joints vieillissent. Les joints en caoutchouc, les mastics et les raccords de câbles perdent progressivement leur capacité de protection après une longue exposition aux embruns salins et aux rayonnements UV.
• Les bornes et les fixations restent des points faibles. Quelle que soit la qualité de la protection de l'enveloppe, les bornes, les boulons et les barres de mise à la terre sans traitement de protection contre la corrosion continueront de se corroder, de surchauffer et de réduire la fiabilité de l'isolation.
• Une étanchéité excessive de l'enveloppe peut nuire à la dissipation thermique. Les transformateurs secs reposent sur le refroidissement par air. Si l'enveloppe est scellée de manière trop hermétique sans un circuit de flux d'air rationnel et des mesures de déshumidification, la chaleur et l'humidité internes deviennent encore plus difficiles à évacuer.

Par conséquent, lors du choix d'un transformateur sec, il ne suffit pas de spécifier un indice de protection d'enveloppe de IP54 ou IP65. Une approche plus rationnelle consiste à considérer l'indice de protection IP comme une exigence de base et à y ajouter la protection contre les embruns salins, la conception anti-condensation et les exigences de ligne de fuite de l'isolation externe.

Configuration recommandée pour les transformateurs secs dans les environnements côtiers

• Amélioration du matériau de l'enveloppe. Privilégier l'acier inoxydable 304 ou 316L, ou la tôle d'acier avec un revêtement anticorrosion de haute qualité, et sélectionner des fixations en matériaux résistants aux embruns salins.
• Structure d'étanchéité renforcée. Utiliser des joints résistants aux intempéries pour les joints de porte, les hublots, les entrées de câbles et les ouvertures de ventilation afin que les embruns salins ne puissent pas souffler directement sur les enroulements.
• Mesures anti-condensation. Installer des chauffages, des contrôleurs de température et d'humidité ou une ventilation forcée pour réduire la condensation à l'intérieur de l'enveloppe.
• Isolation des enroulements plus robuste. Utiliser l'imprégnation sous vide (VPI), le moulage en résine époxy ou un système d'isolation résistant à l'humidité de qualité supérieure pour réduire le risque de micropores et d'absorption d'humidité.
• Protection contre la corrosion des bornes et des connexions. Les bornes haute tension et basse tension, les barres de mise à la terre et les boulons doivent être étamés, argentés, en acier inoxydable ou protégés de manière équivalente contre la corrosion.
• Augmentation de la ligne de fuite de l'isolation externe. Dans les environnements côtiers avec embruns salins, vérifier la ligne de fuite spécifique par rapport à une classe de pollution plus élevée et, si nécessaire, utiliser des pièces isolantes composites en caoutchouc de silicone ou allonger le chemin de fuite.
• Vérification des performances de brouillard salin et de chaleur humide. Demander au fournisseur les rapports de test de brouillard salin, de test de chaleur humide, de test de condensation et de test de décharge partielle, plutôt qu'un simple certificat d'indice de protection IP.

Les transformateurs immergés dans l'huile ne sont pas non plus entièrement exempts de risques

Dans les environnements côtiers, les transformateurs immergés dans l'huile peuvent encore présenter les problèmes suivants :

• Pénétration d'humidité causée par la défaillance des soudures de la cuve, des joints ou du respirateur ;
• Corrosion des traversées, des bornes et des radiateurs ;
• Absorption d'humidité une fois que le gel de silice du respirateur devient saturé ;
• Augmentation de la teneur en humidité de l'huile au cours d'un fonctionnement à long terme, ce qui réduit la rigidité diélectrique.

Cependant, par rapport aux transformateurs secs, l'isolation principale d'un transformateur immergé dans l'huile est isolée par la cuve et l'huile isolante. Tant que les systèmes d'étanchéité et de respiration sont fiables, les embruns salins externes ont relativement peu d'effet direct sur l'isolation principale. C'est également une raison importante pour laquelle les transformateurs immergés dans l'huile restent largement utilisés dans les environnements côtiers, extérieurs et fortement pollués.

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Conclusion de la sélection

• Risque plus élevé de défaillance de l'isolation. Transformateurs de type sec, en particulier ceux qui reposent uniquement sur une enceinte à indice de protection IP plus élevé et qui n'ont pas de conception anti-brouillard salin ou anti-condensation.
• Isolation environnementale plus forte. Transformateurs immergés dans l'huile, bien qu'une attention particulière doive être portée à l'étanchéité de la cuve, aux respirateurs, aux traversées et à la protection contre la corrosion des pièces métalliques externes.
• Un indice de protection IP ne peut pas résoudre la corrosion à lui seul. Il ne s'agit que d'un indice de protection contre la pénétration dans une enceinte, et ne peut remplacer la protection contre le brouillard salin, la conception anti-condensation, la vérification de la ligne de fuite de l'isolation externe et la validation de la corrosion des matériaux.