MIDEL® 7131 Tolérance d’Humidité Décembre 2010
Page 1 sur 2
Tolérance d’humidité 90
80
70
Tension disruptive (kV)
MIDEL 7131 offre une très forte tolérance d’humidité. Cela signifie qu’il peut absorber des quantités d’eau bien supérieures à l’huile minérale et au liquide de silicone sans que ses propriétés diélectriques en soient affectées. MIDEL 7131 peut également capturer plus d’eau, ce qui peut ralentir le vieillissement de la cellulose. Dans le cas de l’huile minérale, il existe un risque que cette eau soit libérée sous forme de condensation.
Figure 1 - Tension disruptive / teneur en humidité à 20°C
60
50
40
MIDEL 7131
30
Ester naturel Huile minérale
20
Liquide de silicone 10
Pourquoi la tolérance d’humidité estelle importante dans les transformateurs? Rigidité diélectrique : diminue avec l’augmentation de la teneur en humidité Vitesse de vieillissement du papier : augmente avec l’augmentation de la teneur en humidité Formation de bulles en cas de surcharges : les bulles se forment à une température moins élevée en cas de forte teneur en humidité dans le papier Condensation durant le refroidissement : libération d’eau libre par l’huile minérale Rigidité diélectrique La figure 1 illustre la tension disruptive à température ambiante de MIDEL 7131, de l’huile minérale et du liquide de silicone, en fonction de l’augmentation des niveaux d’humidité. On observe clairement que même une petite quantité d’eau dans l’huile minérale et le liquide de silicone entraîne une détérioration rapide de la tension disruptive. À l’inverse, MIDEL 7131 maintient une tension disruptive élevée (>75 kV), même avec des niveaux d’humidité supérieurs à 600 ppm.
0 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Teneur en humidité (ppm)
Vitesse de vieillissement du papier La vitesse de vieillissement du papier est directement liée à la teneur en eau. Diverses études ont montré que la durée de vie du papier diminue d’un facteur 10 pour chaque 1% de teneur en eau supplémentaire dans la cellulose. Lorsque la cellulose vieillit, elle libère de l’eau, accélérant le processus de vieillissement. Il est par conséquent vital que la cellulose aussi sèche que possible. MIDEL 7131 permet de capturer plus d’humidité que l’huile minérale, ce qui peut réduire la quantité d’eau dans le papier et ainsi ralentir le vieillissement. En utilisant des courbes d'équilibre de l'humidité, on peut démontrer que, lorsque MIDEL 7131 est à une température de 60°C, une teneur en eau de 200 ppm dans le fluide serait équivalente à une teneur en eau de 1,1% dans la cellulose. À la même température, une huile minérale avec une teneur en eau de 20 ppm conduirait à une teneur en eau de 2,6% dans la cellulose. Ces 1,5% d’humidité supplémentaires entraîneraient une diminution de la durée
de vie de la cellulose par un facteur d’au moins 10. Evolution des bulles durant les surcharges La formation de bulles dans les fluides diélectriques doit être évitée dans la mesure où ces bulles sont électriquement faibles. Selon la directive CEI 60076-14, la température de formation des bulles est directement liée à la teneur en humidité de la cellulose. En cas de surcharge, la température des conducteurs emballés dans du papier augmente, aggravant alors le risque d’atteindre les températures critiques pour la formation des bulles. Ainsi par exemple, avec un papier présentant une teneur en eau de 2,6%, la température de formation des bulles sera de 130°C. Avec une teneur en eau de 1,1%, les bulles se formeront à 165°C. MIDEL 7131 permet de préserver la sécheresse du papier et offre donc une marge de sécurité supérieure durant les surcharges.
MIDEL® 7131 Tolérance d’Humidité Décembre 2010
Page 2 sur 2
Tableau 1- Normes relatives à la teneur en humidité
Condensation durant les refroidissements Norme Avec l’huile minérale, il existe un risque de libération d’eau durant le refroidissement du transformateur (de la température de fonctionnement à la température ambiante). Ce phénomène est dû au fait que l’huile minérale présente une limite de saturation d’humidité peu élevée, qui diminue au fur et à mesure que la température baisse. MIDEL 7131 présente une limite de saturation d’humidité beaucoup plus élevée et il lui est donc beaucoup plus difficile d’atteindre le point de saturation. Par exemple, si un transformateur rempli d’huile minérale et utilisant un papier dont la teneur en eau est de 1,5 %, fonctionne à 90°C, alors la teneur en eau de l’huile minérale sera de 65 ppm. Si le transformateur est ensuite mis hors tension, l’eau aura tendance à rester dans l’huile minérale. À 20°C, la limite de saturation de l’huile minérale est de 55 ppm l’huile minérale sera saturée à 118 %, ce qui entraînera une production d’eau libre dans le transformateur. La tension disruptive de l’huile minérale sera également très faible, le risque de panne au moment du redémarrage. Avec MIDEL 7131, la teneur en eau sera de 700 ppm à 90°C. La limite de saturation de MIDEL 7131 à 20°C est de 2700 ppm. En conséquence, même si la totalité de l’eau reste dans MIDEL 7131, celui-ci ne sera saturé qu’à 26 %. Aucune eau ne sera donc libérée et la tension disruptive restera excellente.
Teneur en Humidité
CEI 61099 - Esters neufs
max. 200 ppm
CEI 61203 - Esters en service
max. 400 ppm
BS 148 - Huile minérale neuve
max. 30 ppm
BS 5730 - Huile minérale en service
max. 30 ppm
Remarque : la valeur typique du MIDEL 7131 neuf est de 50 ppm Test de la teneur en humidité
Suppression de l’humidité
Les normes relatives à la teneur en humidité pour les fluides neufs et en service sont indiquées dans le tableau 1. Le MIDEL 7131 neuf, tel qu’il est livré, est fabriqué selon des normes très rigoureuses, avec une teneur en humidité typique de 50 ppm.
Si la teneur en humidité dépasse la limite autorisée en service, les mêmes méthodes et équipements utilisés pour l’élimination de l’humidité dans l’huile minérale peuvent être utilisés avec MIDEL 7131. On pourra par exemple utiliser des tamis moléculaire et des unités de filtration sous vide.
MIDEL 7131 restera dans les normes jusqu’à 400 ppm. Par opposition, l’huile minérale sera hors spécifications au dessus de 30 ppm seulement. Ce facteur a des implications pratiques pour l’interprétation de l’analyse des niveaux d’humidité. En outre, si l’équipement de mesure de l’humidité est intégré à un transformateur, ses réglages de tolérance devront être ajustés en conséquence. Veuillez contacter M&I Materials Limited pour tout complément d’information.
