Liquides et gaz isolants
L’essai d’oxygène du coussin de gaz prélève un échantillon de l’azote qui coiffe le liquide isolant d’un transformateur, d’une bobine d’inductance ou d’un régulateur scellé et mesure la quantité d’oxygène qu’il contient. L’oxygène doit demeurer rare; une hausse de sa proportion signale une fuite ou une défaillance du système de préservation et annonce l’oxydation du liquide et l’entrée d’humidité.
L’essai d’oxygène du coussin de gaz mesure l’oxygène présent dans l’espace gazeux au-dessus du liquide isolant d’un appareil scellé rempli de liquide. De nombreux transformateurs, bobines d’inductance et régulateurs de tension à plots ou à induction sont conçus avec un coussin d’azote au-dessus de l’huile, et certains modèles conservent un coussin distinct au-dessus du compartiment du changeur de prises. Le coussin sert à tenir l’air extérieur, et avec lui l’humidité et l’oxygène, loin du liquide et de l’isolation en papier. L’essai prélève un petit échantillon de gaz dans l’espace gazeux par une vanne d’échantillonnage et l’analyse au moyen d’un analyseur d’oxygène portatif ou d’une méthode de laboratoire. Le résultat est une concentration, exprimée en proportion du gaz échantillonné. Dans les spécifications publiées de réception et d’entretien, l’essai figure comme un élément facultatif pour les transformateurs, bobines d’inductance et régulateurs à liquide, et il est habituellement regroupé avec les essais du liquide isolant plutôt qu’avec les essais électriques. Il indique au propriétaire dans quelle mesure le système de préservation remplit son rôle, ce qu’aucune mesure sur les enroulements ne peut montrer directement.
L’oxygène est le principal moteur de l’oxydation de l’huile et du vieillissement de l’isolation cellulosique. Un coussin contaminé de façon continue par l’air signifie que la cuve respire : un joint, une soudure, l’étanchéité d’une traversée, un dispositif de décharge de pression ou un détendeur de gaz fuit, ou encore la réserve d’azote est épuisée. L’air qui entre apporte ensemble de l’oxygène et de la vapeur d’eau, et l’humidité est l’ennemie de la rigidité diélectrique. Laissé à lui-même, le liquide fonce, des acides et des boues se forment, le papier perd de sa résistance mécanique plus vite et la durée de vie restante de l’appareil raccourcit. Une fuite qui laisse entrer l’air peut aussi laisser sortir l’huile, de sorte que la même défaillance se voit bientôt sous forme de tache sur la cuve. Comme l’essai est rapide et ne demande qu’un échantillon de gaz, il permet de repérer tôt un problème d’étanchéité, souvent avant que les essais du liquide ne montrent un changement. Il aide aussi à interpréter l’analyse des gaz dissous, puisque des gaz atmosphériques dans le liquide et une composition anormale du coussin désignent la même cause.
Dans un appareil scellé, l’espace gazeux doit contenir de l’azote presque pur, à une légère pression positive ou négative par rapport à l’extérieur selon la conception. L’azote est inerte et ne réagit ni avec l’huile ni avec le papier. L’air, en revanche, est surtout de l’azote avec une fraction importante d’oxygène. Quand de l’air pénètre dans la cuve, la concentration d’oxygène du coussin monte, et la hausse dépend de l’importance de la fuite et de sa durée. L’oxygène se dissout aussi dans le liquide et se consomme lentement dans des réactions d’oxydation, de sorte que la lecture du coussin traduit un équilibre entre l’entrée et la consommation; c’est pourquoi un appareil fraîchement rempli et bien purgé débute avec très peu d’oxygène, et pourquoi une hausse graduelle renseigne mieux qu’une valeur isolée, haute ou basse. Le gaz qui sort de la cuve par un dispositif de pression, ou que le liquide absorbe en se refroidissant, peut aspirer de l’air extérieur au cycle suivant. L’analyseur mesure la concentration directement, généralement avec un capteur électrochimique, paramagnétique ou semblable, et l’échantillon doit être prélevé sans admettre d’air, faute de quoi il trompera.
L’appareil est mis hors tension, isolé et mis à la terre selon les procédures de sécurité du propriétaire, et l’on vérifie que l’unité est à une température et à une pression stables pour que l’échantillon représente l’état normal du coussin. Un appareil à pression positive peut être échantillonné directement. Un appareil dont l’espace gazeux est en dépression exige des précautions particulières, car l’ouverture d’une vanne aspirerait l’air ambiant; on emploie donc une méthode d’échantillonnage adaptée aux cuves en dépression et le technicien suit les directives du fabricant. L’échantillon est prélevé à la vanne d’échantillonnage de gaz avec des tuyaux et des raccords propres et purgés, et la ligne est balayée avant le raccordement de l’analyseur afin que l’air emprisonné dans le tuyau n’atteigne pas le capteur. L’analyseur est réchauffé, vérifié avec un gaz de référence ou avec l’air ambiant selon sa procédure, puis lu une fois la valeur stabilisée. Un compartiment de changeur de prises doté de son propre coussin est échantillonné séparément de la cuve principale. Les seringues ou flacons ne servent que lorsqu’une analyse en laboratoire est prévue, et ils sont scellés et étiquetés sur place. Les conditions ambiantes, la lecture du manomètre et l’état de tout détendeur ou cylindre de gaz sont notés, et la vanne est refermée et vérifiée pour son étanchéité à la fin.
Le relevé comprend la concentration d’oxygène mesurée pour chaque compartiment échantillonné, la méthode et l’instrument utilisés, ainsi que la vérification d’étalonnage ou de référence de l’instrument. Il note aussi la lecture de pression de l’espace gazeux au moment du prélèvement, les températures du liquide et de l’ambiance, la position de l’appareil dans son cycle de charge ou de service, et l’état constaté du système de préservation, par exemple la présence d’un cylindre d’azote ou d’un détendeur raccordé et sa condition. Toute difficulté liée à l’échantillon, comme un soupçon de fuite d’air dans la ligne de prélèvement, est consignée. Ces détails permettent à la personne qui relira le dossier de juger si un résultat différent reflète un changement de l’appareil ou un changement de méthode d’échantillonnage.
Le résultat se lit comme une concentration comparée à ce qu’on attend d’un appareil scellé en bon état, et la comparaison prend plusieurs formes. Les recommandations publiées pour les équipements à liquide établissent la quantité d’oxygène du coussin jugée normale et le moment où elle appelle l’attention, et ces seuils se trouvent dans les sections d’équipements de ANSI/NETA ATS-2025 pour les essais de réception et de ANSI/NETA MTS-2023 pour les essais d’entretien, où l’essai est indiqué comme facultatif. La lecture d’un appareil neuf est comparée aux données du fabricant pour l’état à l’expédition. La lecture en service est comparée aux lectures antérieures du même appareil, car une hausse soutenue révèle une fuite même si chaque valeur demeure modeste. Les résultats se lisent aussi avec l’analyse des gaz dissous et les essais du liquide, puisque l’oxygène et l’azote en solution et un liquide qui se dégrade corroborent un problème d’étanchéité. Le comportement de la pression et les fuites d’huile visibles fournissent d’autres indices. Pour les valeurs et les seuils, reportez-vous à votre propre exemplaire sous licence des normes citées, ainsi qu’aux directives du fabricant.
À la réception, l’essai confirme que le remplissage, la purge et le scellement ont laissé l’appareil avec un coussin inerte et il établit une base de comparaison. À l’entretien, c’est un outil de tendance, répété selon un calendrier adapté à l’importance de l’appareil et à ses antécédents de fuites. La classe d’équipement change les détails. Les grands transformateurs de puissance et les bobines d’inductance shunt à coussin d’azote sont échantillonnés dans l’espace gazeux principal, tandis que les compartiments de changeurs de prises en charge séparés de la cuve principale ont leur propre coussin, échantillonné à part. Les régulateurs de tension à plots et à induction, dont l’espace gazeux est souvent plus petit, peuvent montrer des changements plus rapidement parce que le volume est faible. Les appareils munis d’un conservateur, d’un diaphragme ou d’un déshydrateur plutôt que d’un coussin d’azote n’ont pas de coussin à vérifier, et leur préservation se contrôle autrement; l’essai n’est donc demandé que là où un coussin de gaz existe. Lorsque le propriétaire est libre de le faire ou non, un appareil présentant un problème d’étanchéité connu ou soupçonné est le cas le plus évident pour l’exécuter.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
L’oxygène accélère l’oxydation du liquide isolant et le vieillissement du papier, et l’air qui l’apporte introduit aussi de l’humidité. Un coussin dont l’oxygène augmente laisse croire que la cuve fuit; le résultat est donc un avertissement précoce sur l’étanchéité et l’état à long terme.
Il ne vise que les appareils dotés d’un coussin de gaz, et les spécifications publiées le présentent comme un élément facultatif pour les transformateurs, bobines d’inductance et régulateurs à liquide. Les appareils à conservateur ou à déshydrateur n’ont pas de coussin à échantillonner. Consultez les sections d’équipements de ANSI/NETA ATS-2025 et de ANSI/NETA MTS-2023.
La ligne de prélèvement est purgée et balayée pour qu’aucun air ambiant n’atteigne l’analyseur, et la pression de l’espace gazeux est vérifiée au préalable. Les appareils en dépression exigent une méthode qui n’aspire pas d’air à l’ouverture de la vanne; on suit donc les directives du fabricant.
Une hausse soutenue indique une fuite d’air lente ou un système de préservation qui ne suffit plus, comme une réserve d’azote épuisée ou un détendeur défaillant. La tendance en dit plus que n’importe quelle valeur isolée, et on la lit avec les gaz dissous et les signes visibles de fuite.
UltraDb renvoie aux normes ASTM, ANSI, IEEE, NETA, NFPA, NEMA, FAA, TIA et IEC de façon descriptive, afin d’identifier les méthodes publiées à partir desquelles ses formulaires sont créés. UltraDb et Verlecta ne sont ni affiliés, ni cautionnés, ni certifiés, ni autorisés par NETA, ASTM, ANSI, IEEE, NFPA, NEMA, FAA, TIA, IEC ou Megger. Les noms des normes et les numéros de section sont la propriété de leurs organisations respectives. Effectuez toujours les essais selon l’édition que précise votre contrat. Lorsqu’une norme est vendue par la boutique en ligne d’ANSI, Verlecta peut toucher une commission sur un achat effectué par notre lien, sans frais supplémentaires pour vous. Une commission ne décide jamais des normes que nous citons ni de la façon dont un formulaire est construit.