Liquides et gaz isolants
L’échantillonnage du liquide isolant est le prélèvement soigné d’un échantillon d’huile sur un équipement rempli de liquide, en vue de l’analyse des gaz dissous, de l’humidité, de la rigidité diélectrique et de la qualité. L’échantillon vaut ce que vaut la technique : contenants propres, bonne vanne, purge et scellement adéquats déterminent si les résultats décrivent l’équipement ou le prélèvement.
L’échantillonnage du liquide isolant est la procédure de terrain qui consiste à retirer une portion représentative de l’huile ou d’un autre liquide isolant d’un appareil rempli de liquide et à la livrer, sans altération, à l’essai qui l’examinera. C’est la première étape de presque tous les essais sur le liquide isolant : l’analyse des gaz dissous, la teneur en eau, la rigidité diélectrique, l’indice d’acidité, la couleur, la tension interfaciale, le facteur de puissance et d’autres débutent par un échantillon. Les équipements visés comprennent les transformateurs de puissance et de distribution à liquide, les bobines d’inductance shunt et de limitation de courant, les régulateurs de tension à plots et à induction, les changeurs de prises en charge, les disjoncteurs à huile, les réenclencheurs et sectionneurs automatiques à huile, ainsi que les interrupteurs à huile ou à vide qui contiennent un liquide isolant. Les spécifications publiées de réception et d’entretien demandent un échantillon dans le cadre des essais électriques de ces classes d’équipements, et que la cuve principale et un compartiment de changeur distinct soient chacun échantillonnés lorsque les deux existent. L’échantillonnage n’est pas une mesure en soi, mais sa qualité plafonne celle de tout ce qui suit, ce qui justifie une page à part.
Un laboratoire ne peut rendre compte que de ce qu’il reçoit. Si un échantillon est prélevé au mauvais endroit, dans une conduite de vidange stagnante, dans un contenant sale ou en laissant entrer l’air ou l’humidité, les résultats décriront la contamination et non l’équipement. Cela peut masquer un vrai problème, par exemple quand les gaz dissous s’échappent dans l’air lors d’un transvasement bâclé, ou en inventer un qui n’existe pas, comme une lecture humide causée par l’air humide au contact de l’huile. Dans les deux cas, le propriétaire risque d’agir sur de mauvaises données : une mise hors service inutile, un défaut naissant qui passe inaperçu ou un différend de garantie fondé sur des données peu fiables. Une technique constante rend aussi les résultats comparables d’une année à l’autre, de sorte qu’une tendance reflète l’évolution de l’appareil et non un changement de méthode. L’échantillonnage comporte en outre des risques pour la sécurité : les vannes peuvent être sous pression ou sous vide, l’huile peut être chaude et le travail se fait près d’équipements sous tension ou récemment mis hors tension. Une procédure rigoureuse protège à la fois les personnes, l’équipement et les données.
Le but est d’obtenir un échantillon de même composition que le liquide en vrac à l’intérieur de l’équipement et qui conserve cette composition jusqu’à l’analyse. Plusieurs facteurs s’y opposent. Les gaz dissous quittent la solution quand le liquide est exposé à une pression plus basse ou à l’air, d’où l’importance des contenants scellés et étanches aux gaz et d’une exposition brève. L’eau dans l’huile passe aisément entre le liquide, les surfaces des contenants et l’humidité de l’air ambiant; les contenants doivent donc être secs et l’échantillon tenu à l’abri de l’air libre. Les particules et les pellicules de surface dans la vanne d’échantillonnage et la tuyauterie ne sont pas représentatives du liquide en vrac, si bien que le volume mort de la vanne est d’abord purgé et jeté. La lumière et la chaleur peuvent modifier certaines propriétés, et l’échantillon en est donc protégé. La température du liquide au moment du prélèvement importe aussi, car la quantité d’eau et de gaz que le liquide peut retenir varie avec elle, et le laboratoire en a besoin pour interpréter le résultat. Tous ces points découlent d’une même idée : l’échantillon est un témoin du liquide, et la technique décide de sa fidélité.
L’état de l’équipement est confirmé avant toute ouverture : cuve sous pression positive ou négative, niveau de liquide suffisant pour échantillonner, vanne d’échantillonnage appropriée à la cuve principale ou au compartiment du changeur. On ne prélève pas de liquide sur un appareil dont le niveau ou la pression rendrait l’opération dangereuse, et le permis de travail et les règles de sécurité du propriétaire s’appliquent. Le technicien porte la protection voulue, garde des matériaux absorbants à portée et choisit des contenants adaptés aux analyses prévues, comme des seringues ou des flacons étanches aux gaz pour les gaz dissous et du verre propre et sec ou d’autres contenants approuvés pour les autres essais. La vanne est nettoyée, le volume mort est purgé dans un récipient de rebut et la tubulure est raccordée de façon à ne pas emprisonner d’air. L’échantillon est ensuite prélevé lentement, le contenant étant rincé avec le liquide avant d’être rempli, et sans bulles dans un échantillon de gaz. Sur un appareil en dépression, la méthode est choisie de manière à ne pas aspirer d’air. Les contenants sont scellés, étiquetés sur place avec l’identité de l’équipement, le compartiment, la date, l’heure et la température du liquide, puis protégés de la lumière et des chocs pendant le transport. La vanne est refermée, vérifiée pour les fuites et coiffée de son bouchon, et tout déversement est nettoyé. Lorsque la préservation repose sur un coussin de gaz, l’espace gazeux peut être échantillonné lors de la même visite.
Le relevé contient l’identité de l’équipement et du compartiment échantillonné, la date et l’heure, la température du liquide au prélèvement et les conditions ambiantes, le type de contenant et la méthode employée pour chaque échantillon, la personne qui l’a prélevé et les numéros d’identification qui relient chaque contenant au rapport du laboratoire. L’état constaté de l’appareil est aussi noté, comme la lecture du manomètre, le niveau de liquide, toute fuite visible et le type de liquide. Tout ce qui est inhabituel dans le prélèvement, une bulle dans la seringue, un retard avant l’expédition, un premier soutirage trouble, est consigné, car le laboratoire et le lecteur ultérieur en ont besoin pour juger de la confiance à accorder au résultat.
Un échantillon n’est ni réussi ni échoué en soi; on juge s’il a été prélevé correctement, puis les essais qu’on lui fait subir. Il est jugé bon lorsqu’il provient de la bonne vanne, qu’il a été purgé et scellé correctement, étiqueté et qu’il est parvenu au laboratoire dans le délai et les conditions que la méthode exige. Les résultats des essais subséquents se jugent par rapport aux critères publiés : les sections sur le liquide isolant de ANSI/NETA ATS-2025 pour la réception et de ANSI/NETA MTS-2023 pour l’entretien décrivent comment les propriétés du liquide sont jugées, la méthode d’essai de claquage diélectrique est décrite dans ASTM D1816 et la spécification de l’huile minérale isolante neuve est ASTM D3487. Ces documents fixent l’allure des critères, comme des minimums de rigidité diélectrique, des limites pour l’eau et l’acidité et l’usage de tendances par rapport aux échantillons antérieurs du même appareil. La comparaison avec les données du fabricant et l’historique de l’appareil complète le tableau. Pour les valeurs, reportez-vous à votre propre exemplaire sous licence de ces normes et suivez les directives d’échantillonnage de la méthode d’essai employée.
À la réception, l’échantillon établit la base de comparaison de l’appareil et peut aussi être exigé pour confirmer que le liquide livré répondait à la spécification d’achat; il est donc prélevé après que le liquide s’est stabilisé à la suite de l’installation et avant la mise sous tension. À l’entretien, l’échantillon est répété selon un calendrier et manipulé de la même façon chaque fois pour que les résultats puissent être suivis dans le temps. La classe d’équipement modifie la pratique. Les grands transformateurs ont des vannes d’échantillonnage dédiées à diverses hauteurs et un parcours de prélèvement clair. Les changeurs de prises en charge possèdent habituellement leur propre cuve et doivent être échantillonnés séparément, parce que les sous-produits de la commutation rendent leur liquide différent de celui de la cuve principale. Les disjoncteurs à huile, réenclencheurs et sectionneurs automatiques contiennent un petit volume, de sorte que chaque échantillon en prélève une plus grande part et que le niveau doit être surveillé. Les régulateurs et les bobines d’inductance suivent la pratique des transformateurs. Les appareils scellés en dépression demandent des précautions supplémentaires, et certaines conceptions n’offrent aucun moyen sûr de prélever en service. Le type d’essai prévu, gaz dissous ou examen de qualité, décide du type de contenant.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
Le liquide qui reste dans la vanne et le court tuyau est stagnant et peut contenir de la saleté, de l’eau ou de l’air qui ne représentent pas la cuve. Purger ce volume mort et le jeter garantit que l’échantillon provient du liquide qui circule réellement avec le reste de l’appareil.
En général non. L’analyse des gaz dissous exige un contenant étanche aux gaz et sans bulles, alors que les essais d’humidité et de qualité demandent des contenants propres et secs. Les laboratoires précisent souvent les contenants et la quantité de liquide pour chaque essai; confirmez-les avant de partir sur le terrain.
La quantité d’eau et de gaz que le liquide peut retenir dépend de la température, et certains résultats sont corrigés ou interprétés avec elle. Sans la température de prélèvement, le laboratoire ne peut juger si une lecture est élevée à cause de l’appareil ou des conditions.
Cela dépend de la conception de l’appareil et des règles du propriétaire. Plusieurs appareils permettent le prélèvement en service à une vanne prévue à cette fin, mais il faut d’abord vérifier la pression, le vide, le niveau de liquide et les distances, et certains équipements ne doivent être échantillonnés que hors tension. Suivez le fabricant et les procédures de sécurité du site.
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