L’eau : l’impureté la plus puissante de l’appareil SF6 à isolation gazeuse

L’hexafluorure de soufre est le gaz le plus couramment utilisé comme isolant dans les appareils de transmission et de distribution de puissance. Cependant, l’eau peut affecter négativement les capacités diélectriques du gaz SF6. Pour éviter les problèmes d’exploitation et de sécurité, il est important de mesurer et de surveiller les niveaux d’humidité dans les appareils à isolation gazeuse (SIG).

L’hexafluorure de soufre (SF6) est l’isolant préféré des équipements de transmission et de distribution électriques grâce à ses excellentes capacités diélectriques. Les interrupteurs isolés avec du gaz SF6 sont hermétiquement fermés. Cependant, pendant la durée de vie de l’équipement, les impuretés peuvent pénétrer dans le compartiment à gaz par l’intermédiaire de tuyaux, de joints d’étanchéité et d’équipement de manipulation du gaz.

Les impuretés dans le gaz peuvent affecter sa résistance d’isolation et mener à la rupture. En fait, les problèmes d’isolation représentent 57% de toutes les défaillances dans les appareils isolés au gaz (SIG). L’eau empêche la recombinaison du soufre et du fluorure en hexafluorure de soufre. C’est l’impureté la plus problématique car H2O non seulement diminue l’isolation, mais crée également une atmosphère acide qui favorise la corrosion. La corrosion endommage l’équipement et entraîne des fuites qui présentent de sérieux risques pour la sécurité du personnel et de l’environnement.

L’humidité dans le gaz SF6

Le gaz SF6 peut absorber une certaine quantité d’eau dans le compartiment à gaz. Lorsque la quantité d’eau dépasse le point de saturation du gaz, l’excès se condense et forme une couche d’eau (si la température du gaz est supérieure à zéro) ou se sublime et forme une couche de glace (si la température du gaz est inférieure au gel). La quantité d’eau que le gaz peut absorber dépend de la température du gaz. Dans des conditions fixes, la quantité de molécules d’eau allant et venant de la couche de H2O dans le gaz est dans un équilibre dynamique. Dès que la température du gaz augmente, une plus grande quantité de molécules d’eau passent au gaz jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre soit atteint.

(à gauche) Un certain gaz peut absorber 10 molécules d’eau à 30 ° C. Si à 25 ° C il peut absorber 7 molécules (centre), les 3 molécules restantes formeront une couche d’eau au fond du récipient. De même, si à -20 ° C le gaz ne peut absorber que 5 molécules (à droite), les 5 molécules restantes formeront une couche de glace sur le fond et les côtés du récipient.

La mesure d’humidité

Pour une bonne isolation et une corrosion minimum, il est nécessaire de surveiller le niveau d’humidité du SIG et de le maintenir en dessous du point de saturation. Il existe deux méthodes simples pour mesurer l’humidité dans les gaz :

1- La technique du miroir réfrigéré

La technique du miroir réfrigéré pour mesurer l’humidité dans le gaz

Une partie du gaz SF6 dans le compartiment est acheminée le long d’un miroir pour mesurer le point de rosée du gaz. Le miroir est refroidi par un élément Peltier jusqu’à la formation de condensation ou d’une couche de glace. Ensuite, une lumière LED brille sur la couche de condensation/de glace, avec sa réfraction captée par un photodétecteur. Cette méthode est simple et fonctionne bien pour un large éventail de conditions. En revanche, cela prend du temps et coûte plus cher que d’autres technologies de mesure.

2- Le capteur polymère capacitif

Le capteur polymère capacitif pour mesurer l’humidité dans les gaz

Un polymère pris en sandwich entre deux électrodes métalliques poreuses (membranes) est inséré dans le compartiment à gaz. La capacité électrique du capteur change lorsque plus ou moins de molécules d’eau pénètrent dans le polymère. Cette méthode de mesure relativement rapide est valable pour tous les capteurs électrochimiques. Il est également beaucoup moins cher que la technologie des miroirs réfrigérés.

Avec l’automatisation croissante et le développement du réseau électrique, il devient de plus en plus courant non seulement de surveiller les niveaux d’humidité, mais aussi les conditions générales de l’hexafluorure de soufre. Les appareils tout-en-un peuvent mesurer la qualité totale du gaz. Par exemple, les valeurs mesurées de référence de l’instrument d’analyse WIKA type GA11 sont la pureté et l’humidité (en utilisant un capteur polymère capacitif). Des paramètres supplémentaires concernent la température, la pression, la densité et les produits de décomposition du gaz SF₆. D’autres appareils, tels que les transmetteurs numériques de densité GDHT-20, ont des capacités intégrées de stockage et de traitement des données qui aident à identifier les tendances et à prévenir les défaillances.

WIKA a des décennies d’expérience dans la surveillance du gaz SF₆. Pour plus d’informations, contactez les experts de WIKA dès aujourd’hui.