Dispositif de surveillance en ligne des gaz dissous dans l'huile de transformateur

En tant qu'élément central du réseau électrique, la santé du transformateur est directement liée à la stabilité et à la sécurité de l'ensemble du système électrique. En tant que moyen avancé de maintenance prédictive, la technologie DGA (Dissolved Gas in Transformer Oil) est capable de fournir une vue continue et en temps réel de l'état de fonctionnement interne du transformateur, ce qui permet de donner l'alerte avant qu'une panne ne se produise et d'éviter efficacement une coupure de courant majeure.

Du hors ligne à l'en ligne : l'évolution de la technologie de surveillance

L'évaluation traditionnelle de l'état des transformateurs repose sur des échantillons d'huile prélevés à intervalles réguliers sur l'équipement et envoyés à un laboratoire spécialisé pour analyse. Cette méthode d'essai hors ligne présente un décalage important. Comme la période d'échantillonnage est généralement longue (par exemple, une fois par an), les défaillances soudaines qui peuvent survenir entre les tests ne peuvent pas être détectées à temps. Les statistiques montrent qu'une proportion importante des défaillances de transformateurs se produit dans les quelques mois qui suivent le test annuel, ce qui met en évidence les limites des tests intermittents.

Le système de surveillance en ligne de la DGA constitue une avancée révolutionnaire en installant le dispositif de surveillance directement sur le corps du transformateur. Il est capable d'effectuer automatiquement l'extraction et l'analyse des gaz 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sans interruption, et de transmettre des données en temps réel au personnel chargé de l'exploitation et de la maintenance. Ce mode de surveillance proactive et continue capture les signaux précoces les plus faibles des défaillances, ce qui permet de gagner un temps précieux pour la maintenance préventive et l'intervention en temps utile, évitant ainsi l'aggravation des défaillances, les dommages coûteux aux équipements et la paralysie du réseau.

Valeur fondamentale du suivi en ligne de la DGA

La surveillance en ligne de la DGA offre de nombreux avantages par rapport aux tests traditionnels hors ligne :

• Alerte précoce en cas de défaillanceLe détecteur de gaz : détecte immédiatement les traces de gaz défectueux provenant d'une surchauffe, d'un arc électrique ou de décharges partielles, etc. et signale les problèmes dès les premiers stades de leur apparition.

• Améliorer la fiabilité du systèmeEn prévenant efficacement les pannes imprévues, il améliore considérablement la fiabilité de l'alimentation du réseau et garantit la sécurité du personnel et des équipements sur le site.

• Optimiser la durée de vie et le coût des actifsLa maintenance en temps voulu réduit les dommages cumulés sur le système d'isolation d'un transformateur, prolongeant ainsi sa durée de vie effective. À long terme, les pertes économiques économisées en évitant une seule panne majeure dépassent de loin l'investissement initial dans un système de surveillance en ligne.

• Aide à la décision fondée sur des donnéesLe flux de données de surveillance continue fournit une base scientifique solide pour l'évaluation de l'état des transformateurs, la gestion de la charge et la formulation de la stratégie de maintenance, et favorise le développement d'un mode d'exploitation et de maintenance plus intelligent.

Principes de fonctionnement et types de technologie

Le principe de fonctionnement d'une unité DGA en ligne se divise en deux étapes principales : tout d'abord, les gaz dissous sont séparés de l'huile de transformateur, puis la composition et la concentration de ces gaz sont analysées avec précision. L'extraction des gaz est généralement réalisée au moyen de cycles d'espace de tête ou de membranes de perméation hautement sélectives.

Les dispositifs de surveillance en ligne de l'AGD sont principalement classés dans les catégories suivantes, en fonction de la portée de la surveillance et de la technique d'analyse :

1. Moniteur de gaz à cléProgramme de surveillance des transformateurs : il s'agit d'un programme économique qui se concentre sur les indicateurs de base, principalement la surveillance des niveaux d'hydrogène (H₂). Comme la grande majorité des défauts internes des transformateurs produisent de l'hydrogène, la surveillance de ce gaz peut fournir une alerte précoce efficace pour un large éventail de problèmes potentiels. Toutefois, il est difficile d'établir un diagnostic précis de la cause première d'un défaut sur la base des seules données relatives à l'hydrogène.

2. Moniteur multi-gazCe type d'appareil est capable de mesurer plusieurs gaz caractéristiques en même temps, ce qui permet un diagnostic précis du type de défaut.

   • Surveillance de cinq gazLes gaz inflammables : Cinq gaz inflammables, l'hydrogène, le méthane, l'éthane, l'éthylène et l'acétylène, sont généralement contrôlés pour déterminer la présence d'une surchauffe ou d'une décharge électrique.

   • Sept contrôles de gazLa surveillance du monoxyde de carbone (CO) et du dioxyde de carbone (CO₂) a été ajoutée à ce qui précède. Ces deux gaz sont des indicateurs clés du vieillissement ou de la décomposition des matériaux isolants solides (par exemple, le papier isolant) à l'intérieur du transformateur.

   • Surveillance de neuf gazLes données les plus complètes sur les composants gazeux sont disponibles et, grâce à une analyse approfondie, les différents modes de défaillance tels que l'arc électrique, la surchauffe à haute et basse température ou les décharges partielles peuvent être différenciés avec précision.

Au niveau des techniques analytiques de base, les principales approches actuelles sont les suivantes :

• Chromatographie en phase gazeuse (GC)La chromatographie en phase gazeuse (CPG) : Étalon-or de l'analyse en laboratoire, la chromatographie en phase gazeuse est capable de séparer et de quantifier avec précision une large gamme de composants gazeux, fournissant ainsi des données extrêmement fiables. Les systèmes modernes de chromatographie en phase gazeuse en ligne sont hautement automatisés et équipés d'un étalonnage automatique pour garantir une stabilité opérationnelle à long terme.

• Spectroscopie infrarougeCette technique comprend, entre autres, la spectroscopie infrarouge non dispersive (NDIR) et la spectroscopie photoacoustique (PAS). L'avantage significatif est qu'elle élimine le besoin de gaz vecteurs et de consommables nécessaires à la chromatographie, ce qui simplifie la maintenance et réduit les coûts d'exploitation à long terme.

perspectives d'avenir

Avec l'approfondissement de la construction de réseaux intelligents, la technologie de surveillance en ligne des transformateurs évolue dans le sens d'une plus grande intégration et d'une plus grande intelligence. La tendance future est d'intégrer la DGA avec d'autres technologies de surveillance (par exemple, la surveillance des bagues, la surveillance des décharges partielles, l'analyse des vibrations, etc.) pour construire un système complet de connaissance de l'état des transformateurs. Dans le même temps, la combinaison de l'intelligence artificielle et des algorithmes d'analyse des big data pour exploiter en profondeur les données de surveillance massives permettra de réaliser un diagnostic plus précis des défauts, une évaluation de l'état de santé et une prédiction de la durée de vie restante, et fournira un soutien puissant pour l'exploitation et la maintenance intelligentes du réseau électrique de la prochaine génération.