Comment gérer une alarme de gaz pour transformateur lumineux ?

— Un guide de référence rédigé par des experts internationaux en maintenance

L'alarme de dégagement de gaz léger dans un transformateur constitue un signal d'alerte précoce essentiel dans les réseaux électriques. En tant que l'une des protections non électriques les plus importantes pour les transformateurs, l'activation du contact de dégagement de gaz léger dans un relais Buchholz indique directement une production anormale de gaz à l'intérieur de l'équipement. Ignorer ou mal gérer cette alarme peut entraîner une dégradation accélérée de l'isolation, l'extension de défauts latents et, en fin de compte, des défaillances coûteuses du transformateur, voire des accidents catastrophiques. Ce guide, basé sur les normes de la Commission électrotechnique internationale (CEI) 60599 et de l'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE) C57.104, fournit une procédure d'intervention globale claire et applicable.

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1. Comprendre le principe de base de l'alarme lumineuse à gaz : pourquoi les gaz sont-ils des indicateurs clés ?

Lorsque les matériaux isolants d'un transformateur (comme l'huile isolante et les isolants solides tels que le papier ou le carton pressé) se décomposent sous l'effet de contraintes électriques, thermiques ou mécaniques, ils produisent divers gaz de défaut, notamment l'hydrogène (H₂), le méthane (CH₄), l'éthane (C₂H₆), l'éthylène (C₂H₄), l'acétylène (C₂H₂), le monoxyde de carbone (CO) et le dioxyde de carbone (CO₂). Le débit et la composition de ces gaz constituent une « signature » ​​permettant d'identifier le type de défaut (décharge partielle, surchauffe, arc électrique) et sa gravité.

Le relais Buchholz est installé sur la conduite d'huile entre la cuve du transformateur et le conservateur. Lorsque du gaz s'accumule lentement dans la chambre à gaz supérieure du relais, le niveau d'huile baisse, déclenchant ainsi le flotteur ou l'interrupteur à lames de l'alarme de présence de gaz. Ce dispositif cible principalement les défauts mineurs ou à faible débit, n'ayant pas encore provoqué de fortes perturbations du flux d'huile.

2. Causes potentielles d'une alarme à gaz légère : des plus courantes aux plus graves

Comprendre les causes est fondamental pour formuler des contre-mesures :

● Accumulation de gaz non liée à une faille (la plus courante) :

Air résidus après remplissage/filtration d'huile : Après la mise en service Lors d'opérations de maintenance importantes, de l'air dissous ou résiduel présent dans la chambre à gaz peut se libérer lentement. Ces gaz sont principalement composés d'azote (N₂) et d'oxygène (O₂), avec peu ou pas de gaz de défaut.
Baisse de la température ou du niveau d'huile : Une charge réduite, entraînant une baisse de la température d'huile ou des fluctuations normales du niveau d'huile (par exemple, dues à l'actionnement du reniflard), peut libérer de l'air dissous qui s'accumule dans le relais. Ce phénomène est plus fréquent dans les régions connaissant d'importantes variations de charge entre le jour et la nuit ou selon les saisons.
Fuite mineure au niveau du joint : De petites fuites de pression négative peuvent permettre à l'air de pénétrer lentement dans le transformateur.

● Défauts à un stade précoce ou à faible énergie :
Surchauffe à basse température (<150°C) :Causé par le noyau  Les courants de circulation sont dus à une mise à la terre multipoint, à un échauffement structurel par courants de Foucault ou à des fixations de boulons desserrées. Ils produisent principalement du H₂, du CH₄ et du C₂H₆.
Surchauffe à température moyenne (150 °C–300 °C) :Provoquée par une résistance de contact accrue dans les changeurs de prises, des connexions d'enroulement desserrées ou des canaux d'huile obstrués. Produit principalement du H₂, du CH₄, du C₂H₄ et du C₂H₆.
Décharge partielle de faible énergie :Par exemple, la décharge par bulles dans l'huile, la décharge par espace gazeux dans le papier isolant ou la décharge par potentiel flottant. Produit principalement du H₂ et de faibles quantités de CH₄.
Vieillissement mineur de l'isolation solide :Produit du CO et du CO₂ (signe de dégradation de l'isolation en papier). En cas de surchauffe, des hydrocarbures gazeux peuvent également se former.

Tableau 1 : Causes fréquentes des alarmes de gaz et des défauts de commutation des transformateurs

3. Processus de réponse normalisé : sécurité, diagnostic, décision (conformément aux meilleures pratiques IEC/IEEE)

Principe fondamental : Réagir immédiatement, diagnostiquer avec prudence, éviter les erreurs de jugement et ne jamais réinitialiser à l'aveuglette !

● Étape 1 : Confirmer l'alarme et enregistrer les paramètres critiques
Vérifiez le signal : Vérifiez le relais Buchholz pour une légère présence de gaz.    alarme (indiquée par des signaux locaux/distants) et éliminer les fausses alarmes (par exemple, bornes desserrées ou bavardage des contacts de relais).
Paramètres clés de l'enregistrement : Notez l'heure de l'alarme, le courant de charge du transformateur, les températures de l'huile/des enroulements, la température ambiante, la tension du système et les opérations récentes (par exemple, les réglages du changeur de prises).
Inspectez le relais : Observez le volume de gaz (généralement 250 à 300 ml pour les détecteurs de gaz légers) et sa couleur (l'air est incolore ; les gaz de défaut peuvent être gris, noirs ou inflammables). Ne purgez pas immédiatement !

● Étape 2 : Inspection externe complète et analyse préliminaire

Contrôle du niveau d'huile: Vérifiez que le niveau d'huile du conservateur est normal. Un niveau anormal peut déclencher des alarmes ou aggraver les pannes.
Contrôle de respiration : Vérifiez la couleur du gel de silice (bleu = efficace ; rose = saturé d’humidité) et sa perméabilité. Les obstructions peuvent provoquer une entrée d’air en dépression.
Inspection des fuites :Examinez les joints, les vannes et les brides pour détecter toute trace d'huile ou fuite.
Détection des bruits anormaux : Utilisez un stéthoscope pour écouter les bruits internes (par exemple, des écoulements « sifflants » ou une surchauffe « bourdonnante »).
Historique de la DGA :Comparez les rapports récents d'analyse des gaz dissous (AGD) pour évaluer les tendances et les taux de production de gaz.

● Étape 3 : Action critique – Prélever en toute sécurité des échantillons de gaz et de pétrole
Échantillonnage de gaz : Utilisez une seringue ou un sac à gaz pour prélever le gaz à la sortie de la soupape de purge du relais (suivez les instructions du fabricant). Évitez toute contamination par l'air ou toute inflammation (l'acétylène est inflammable !). Notez la durée et le volume du prélèvement.
Échantillonnage d'huile :Prélever l'huile au niveau de la vanne inférieure pour analyse DGA. Utiliser des récipients propres et hermétiques.
Tests en laboratoire :Envoyer les échantillons à un laboratoire certifié IEC 60599 ou ASTM D3612 pour chromatographie en phase gazeuse (analyse de H₂, CH₄, C₂H₂, etc.).

● Étape 4 : Prise de décision fondée sur les résultats du diagnostic
Résultat 1: Principalement de l'air (N₂, O₂ > 70 %, défauts minimes)   (gaz) Action : Évacuer le gaz en toute sécurité, réinitialiser l'alarme, réparer les fuites et surveiller de près.
Résultat 2:Gaz de faille importants (H₂, hydrocarbures, CO₂)
Actions à entreprendre : réduire la charge, intensifier la surveillance, se préparer à l’arrêt, consulter des experts et planifier les réparations.

4. Stratégies préventives pour les détecteurs de gaz légers

Surveillance régulière des DGA (alignée sur

CEI/IEEE normes).
Maintenance conditionnelle (CBM) utilisant

DGA les tendances et la surveillance en ligne.
Strict1Oilmanipulation procédures (vide                              dégazage / déshydratation selon la norme IEC 60422).
Maintenance de l'intégrité des joints (vérifier les joints, les évents, les dispositifs de décompression).
Surveillance opérationnelle améliorée (températures d'huile/d'enroulement, courants de charge).

En résumé

Un détecteur de gaz léger est un indicateur de santé essentiel pour les transformateurs. Le respect de la procédure standard IEC/IEEE (intervention rapide, inspection approfondie, échantillonnage précis, analyse par des experts et décisions basées sur les données) permet d'éviter l'aggravation des problèmes mineurs. La surveillance proactive des gaz dissous et la maintenance préventive sont indispensables à la fiabilité des transformateurs.

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