L'huile comme caloporteur

Dans la plupart des transformateurs, un fluide diélectrique (huile minérale, synthétiques, ...) est utilisé dans le circuit de refroidissement pour dissiper la chaleur du circuit magnétique et des enroulements.

Comment refroidir l'huile?

L'huile est en mouvement dans un transformateur en fonctionnement, par un phénomène de convection* naturelle ou forcée (à l'aide de pompes ou de ventilateurs).   Elle est refroidie par l'air ambiant grâce à  des radiateurs ou des aéroréfrigérants  dans lesquels des ventilateurs forcent  la circulation d'air. 

* La convection : c'est par exemple l'air chaud  qui monte ou l'eau la plus chaude qui va vers la surface.

Le refroidissement est caractérisé sur les transformateurs par lettres suivantes :

• le type de fluide : A = Air, O = Huile, W = Eau
• le type de circulation : N = Naturelle, F = Forcée, D = Dirigée

Le fer et le cuivre dissipent les pertes énergétiques sous forme de chaleur. Il en résulte une augmentation de température du système. Un équilibre va être atteint dans lequel la chaleur produite est évacuée jusqu'aux réfrigérants.
Dans la grande majortié des transformateurs, la limite de température est fixée par la dégradation du papier, qui pour travailler dans de bonnes conditions doit être inférieure à 100°C. Une réfrigération efficace est donc essentielle.
La capacité calorifique, ou chaleur spécifique, et la conductivité thermique de l'huile ont une influence importante sur le taux d'évacuation de la chaleur au sein du transformateur.

L'huile comme isolant

Dans de nombreux équipements électrique l'huile permet l'isolation entre les éléments à des potentiels électriques différents qu'il est nécessaire d'isoler les uns par rapport aux autres.

Les transformateurs sont souvent définis pour supporter des tensions supérieures à leur fonctionnement nominal pendant de brèves périodes. Ce qui implique de tenir les contraintes électriques dues à des transitoires, des commutations ou des chocs de foudre.
L'huile est nécessaire, et avec une contribution importante, à l'efficacité des isolants solides en pénétrant dans ceux ci et en remplissant les espaces entre couches de papier particulièrement.

Depuis les premiers transformateurs immergés à l'huile, le test de rigidité électrique était le seul indicateur de la qualité électrique de l'huile. Même aujourd'hui, alors que d'autres tests plus sophistiqués existent, ce test de rigidité électrique est toujours utilisé comme étant un des plus simples et des plus pratiques à être réalisé sur le terrain.

L'importance de l'huile pour la maintenance et le diagnostic

Les propriétés de l'huile d'un transformateur permettent de définir un plan de maintenance adapté à l'état de santé de l'appareil. En effet, la composition chimique de l'huile évolue avec le temps et le vieillissement de l'appareil notamment de sa partie active.

Une petite quantité d'huile prélevée puis analysée en laboratoire permet d'avoir à moindre frais un bonne vision:

• Des propriétés isolante de l'huile
• De la présence d'humidité dans les papiers
• Du vieillissement de la partie active
• De la présence d'éventuels défauts électriques ou thermique à l'intérieur du transformateur

• Analyse des gas dissous
• Rigidité diélectriques ou tension de claquage
  
• Teneur en eau
• Acidité
• Dérivés furaniques
• Tangente delta ou facteur de dissipation
  
• Comptage de particules
• Analyse des métaux en présence
• PCB
• Teneur en additifs