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.
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 :
Exemples :
circulations naturelles de l’huile dans le transformateur et de l’air sur ses surfaces extérieures.
ONAF (OIl Natural Air Forced):
circulations naturelles de l’huile dans le transformateur et air ventilé sur ses radiateurs.
ODAF , OFAF, ODWF (avec de l’eau !), …
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 majorité 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.
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.
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 :
Pour cela, les laboratoires d’analyses réalisent des mesures physico-chimiques des propriétés de l’huile.
Les principaux essais ou grandeurs mesurées sont :
