Comment le gel de silice joue-t-il le rôle d'agent hygroscopique dans le système de ventilation du transformateur

Le rôle du gel de silice dans les systèmes respiratoires des transformateurs

Le gel de silice (Silica Gel) est un adsorbant couramment utilisé avec d'excellentes propriétés hygroscopiques, largement appliqué dans les équipements électriques pour le séchage et la prévention de l'humidité. Dans les systèmes respiratoires des transformateurs, le gel de silice sert principalement à absorber l'humidité de l'air entrant dans le réservoir du transformateur, empêchant l'eau de pénétrer dans l'huile et les matériaux d'isolation, protégeant ainsi les performances d'isolation du transformateur.

1. Principe de fonctionnement du gel de silice

• Mécanisme d'adsorption : Le gel de silice présente de nombreuses micropores à sa surface, qui peuvent adsorber les molécules d'eau de l'air. Lorsque l'air passe par le respirateur du transformateur, l'humidité est absorbée par le gel de silice, permettant à l'air sec d'entrer dans le réservoir.

• Réversibilité : Le processus d'adsorption du gel de silice est réversible. Lorsqu'il est saturé d'humidité, il peut être régénéré par chauffage, libérant l'eau absorbée et restaurant sa capacité hygroscopique. Cela permet de réutiliser le gel de silice, prolongeant sa durée de vie.

2. Application du gel de silice dans les systèmes respiratoires des transformateurs

Respirateur : Les transformateurs sont généralement équipés d'un respirateur (également appelé respirateur déshydratant) qui relie le réservoir d'huile à l'atmosphère. À l'intérieur du respirateur, le gel de silice filtre l'air entrant, assurant que seul l'air sec entre dans le réservoir. Lorsque la température interne du transformateur varie, la pression à l'intérieur du réservoir fluctue également, provoquant un échange gazeux entre le réservoir et l'environnement extérieur. Le gel de silice dans le respirateur adsorbe l'humidité de l'air, empêchant l'air humide de pénétrer dans le réservoir.

Système de scellement : Dans certains transformateurs, le gel de silice est également utilisé comme déshydratant dans le système de scellement pour empêcher l'humidité de pénétrer dans le réservoir par des zones mal scellées.

Conséquences d'un contrôle insuffisant de l'humidité

Si le contrôle de l'humidité dans un transformateur est insuffisant, l'humidité peut pénétrer dans le réservoir et se dissoudre dans l'huile du transformateur ou se déposer sur les matériaux d'isolation, entraînant une série de problèmes qui peuvent gravement affecter les performances et la durée de vie du transformateur. Voici les principales conséquences d'un contrôle insuffisant de l'humidité :

1. Détérioration des performances d'isolation

• Impact sur les matériaux d'isolation : L'humidité réduit la résistance diélectrique de l'huile du transformateur et des matériaux d'isolation solides (comme le papier et la fibre). À mesure que la teneur en humidité augmente, la constante diélectrique des matériaux d'isolation augmente, et la tension de claquage diminue, rendant plus probables les décharges partielles ou les courts-circuits.

• Accélération du vieillissement : L'humidité accélère également le processus de vieillissement des matériaux d'isolation, raccourcissant la durée de vie du transformateur. Dans des conditions de haute température, l'humidité peut se combiner avec les produits d'oxydation dans l'huile pour former des substances acides, corrodant davantage les matériaux d'isolation.

2. Dégradation de la qualité de l'huile

• Excès d'humidité dans l'huile : Lorsque l'humidité pénètre dans l'huile du transformateur, elle modifie les propriétés physiques et chimiques de l'huile. L'humidité favorise les réactions d'oxydation dans l'huile, générant des substances acides et des précipités, ce qui réduit la capacité antioxydante et l'efficacité de refroidissement de l'huile.

• Diminution de la conductivité thermique : L'humidité réduit la conductivité thermique de l'huile, affectant la dissipation de chaleur du transformateur. Cela peut entraîner des températures de fonctionnement plus élevées, accélérant le vieillissement et l'endommagement des matériaux d'isolation.

3. Décharges partielles et défauts d'arc

• Décharges partielles : L'humidité abaisse la tension de claquage de l'huile, surtout dans les transformateurs à haute tension, augmentant la probabilité de décharges partielles. Les décharges partielles endommagent non seulement les matériaux d'isolation mais peuvent également conduire à des défauts d'arc, causant des arrêts soudains du transformateur.

• Défauts d'arc : Une infiltration importante d'humidité peut entraîner des défauts d'arc, potentiellement provoquant des incendies ou des explosions, posant des risques de sécurité significatifs pour le système électrique.

4. Corrosion du noyau et des enroulements

• Corrosion des composants métalliques : L'humidité pénétrant dans le réservoir du transformateur peut entrer en contact avec des composants métalliques tels que le noyau et les enroulements, provoquant la corrosion. Cet effet est accéléré lorsque l'huile contient des substances acides, affaiblissant la résistance mécanique des composants métalliques et affectant le fonctionnement normal du transformateur.

• Déformation des enroulements : L'humidité peut faire ramollir ou gonfler les couches d'isolation des enroulements, entraînant une déformation ou des courts-circuits des enroulements. Dans les cas graves, les enroulements peuvent nécessiter un remplacement, augmentant les coûts de maintenance.

5. Impact sur la fiabilité du transformateur

• Arrêts fréquents : En raison de la dégradation des performances d'isolation, de la dégradation de la qualité de l'huile et d'autres problèmes, le transformateur peut subir des pannes fréquentes, nécessitant des arrêts pour maintenance, ce qui peut affecter la stabilité et la fiabilité du système électrique.

• Raccourcissement de la durée de vie : Un contrôle insuffisant de l'humidité à long terme peut accélérer le vieillissement du transformateur, raccourcir sa durée de vie et augmenter les coûts de maintenance et de remplacement.

Assurer un contrôle efficace de l'humidité

Pour assurer un contrôle efficace de l'humidité et éviter les problèmes mentionnés ci-dessus, les mesures suivantes sont nécessaires :

• Inspection régulière de l'état du gel de silice : Le gel de silice change de couleur (généralement du bleu au rose) lorsqu'il absorbe de l'humidité. Il doit être remplacé ou régénéré rapidement lorsqu'il est saturé pour maintenir sa capacité hygroscopique.

• Maintenir la ventilation du respirateur : Assurez-vous que le respirateur reste dégagé, permettant à l'air de passer à travers le gel de silice pour un séchage approprié. Évitez les obstructions qui pourraient entraver le flux d'air.

• Renforcer le scellement : Inspectez régulièrement le système de scellement du transformateur pour vous assurer que le réservoir est bien scellé, empêchant l'humidité de pénétrer par des zones mal scellées.

• Surveiller la teneur en humidité de l'huile : Effectuez périodiquement des prélèvements et des analyses de la teneur en humidité de l'huile du transformateur pour détecter un contrôle insuffisant de l'humidité et prendre des mesures correctives.

• Installer des équipements de déshumidification : Pour les grands transformateurs ou ceux opérant dans des environnements humides, envisagez d'installer des équipements de déshumidification (tels que des générateurs d'air sec) pour améliorer le contrôle de l'humidité.

Résumé

Le gel de silice joue un rôle crucial dans les systèmes respiratoires des transformateurs en absorbant efficacement l'humidité de l'air entrant dans le réservoir, protégeant les performances d'isolation et la qualité de l'huile du transformateur. Si le contrôle de l'humidité est insuffisant, l'humidité peut pénétrer dans le réservoir, entraînant une série de problèmes tels que la dégradation des performances d'isolation, la dégradation de la qualité de l'huile, les décharges partielles, la corrosion des composants métalliques et la réduction de la fiabilité et de la durée de vie du transformateur. Par conséquent, veiller à ce que le gel de silice soit en bon état et mettre en œuvre des mesures de contrôle de l'humidité efficaces sont essentiels pour assurer le fonctionnement sûr et stable des transformateurs.