Analyse des Gaz Dissous (DGA) – Interprétation des Résultats d’Analyse d’Huile

Chaque défaut à l'intérieur d'un transformateur immergé dans l'huile laisse une signature chimique. L'échauffement localisé, la décharge partielle et l'arc électrique décomposent chacun l'huile minérale et l'isolation en cellulose d'une manière différente, libérant un mélange caractéristique de gaz qui se dissout dans l'huile. L'analyse des gaz dissous permet de lire ce mélange et d'identifier ce qui se passe à l'intérieur d'une cuve scellée sans l'ouvrir.

C'est l'essai diagnostique le plus informatif disponible pour un transformateur en service, et l'alerte la plus précoce d'un défaut en développement.

Les Gaz Clés

Limites de Concentration Typiques

La norme IEC 60599 donne des plages de concentrations de gaz observées dans des transformateurs sans défaut connu. Les valeurs au-dessus du 90e percentile sont considérées comme anormales et justifient une surveillance plus étroite.

Le Taux de Variation Compte Plus que la Valeur Absolue

Un transformateur qui fonctionne depuis vingt ans avec 120 ppm d'hydrogène se comporte normalement. Le même transformateur affichant 120 ppm après un échantillon prélevé trois mois plus tôt qui montrait 30 ppm vous indique qu'un changement s'est produit.

Le taux de génération de gaz est l'indicateur le plus utile :

• Moins de 10 % d'augmentation par mois — vieillissement normal, poursuivre l'échantillonnage de routine
• 10 à 30 % par mois — augmenter la fréquence d'échantillonnage, commencer le suivi de tendance
• Plus de 30 % par mois — défaut actif, à examiner sans délai

C'est pourquoi un seul résultat DGA a une valeur limitée. Le test devient diagnostique lorsqu'il existe un historique de comparaison.

Le Triangle de Duval

Le triangle de Duval trace trois gaz — méthane, éthylène et acétylène — en pourcentages relatifs de leur somme, et détermine le type de défaut selon la zone dans laquelle le point se situe. C'est la méthode d'interprétation graphique la plus utilisée, référencée dans la norme IEC 60599.

Comment Tracer un Point

Prenez les concentrations des trois gaz en ppm et exprimez chacune en pourcentage de leur somme :

Exemple résolu

Un rapport DGA donne CH₄ = 90 ppm, C₂H₄ = 250 ppm, C₂H₂ = 5 ppm.

L'éthylène élevé avec très peu d'acétylène est la signature d'une surchauffe sévère sans arc électrique. Les causes probables incluent un mauvais contact dans le circuit d'enroulement, un courant de circulation dans le noyau ou la cuve, ou un conduit d'huile bloqué produisant un point chaud local.

Types de Défauts et Leur Signification

Limites de la Méthode

Le triangle de Duval renvoie toujours un diagnostic, qu'un défaut existe ou non. Comme il n'y a pas de zone « normale », un transformateur sain avec des traces des trois gaz se placera tout de même quelque part sur le triangle.

Cela produit le mésusage le plus courant de la méthode : l'appliquer à un appareil dont les concentrations de gaz absolues sont bien dans les normes, puis agir sur un diagnostic qui n'a aucun fondement physique.

Autres limites à connaître :

• Le triangle identifie le type de défaut, pas son emplacement. Un résultat T3 ne permet pas de distinguer un point chaud d'enroulement d'un courant de circulation dans la cuve.
• Deux défauts simultanés produisent un point situé entre leurs signatures individuelles, qui peut se situer dans une zone ne correspondant à aucun des deux.
• Les limites de zone diffèrent pour les fluides alternatifs. Les esters naturels et synthétiques nécessitent les limites ajustées du Triangle de Duval 3.
• Les appareils dont l'huile du changeur de prises en charge communique avec la cuve principale présentent un taux d'acétylène élevé provenant des manœuvres normales de commutation, et non d'un défaut.

Pratique d'Échantillonnage

Un mauvais échantillonnage invalide l'analyse. Les gaz d'intérêt sont dissous dans l'huile et s'échapperont si l'échantillon est exposé à l'air.

• Utiliser une seringue étanche aux gaz ou un récipient scellé approuvé, jamais un flacon ouvert
• Purger la vanne de prélèvement avant de tirer l'échantillon pour évacuer l'huile stagnante de la tuyauterie
• Prélever l'échantillon avec le transformateur en service normal et à température stable, pas immédiatement après la mise sous tension
• Exclure toute bulle d'air de la seringue — une bulle visible peut altérer significativement la lecture
• Enregistrer la température de l'huile et ambiante, ainsi que la charge du transformateur au moment du prélèvement
• Livrer rapidement au laboratoire et conserver l'échantillon à l'abri de la lumière directe du soleil

Intervalles d'Échantillonnage Recommandés

Remarques Pratiques

• Établir une référence. Le premier DGA sur un nouveau transformateur est la référence par rapport à laquelle chaque échantillon ultérieur est évalué.
• Utiliser le même laboratoire tout au long du suivi. La variation entre laboratoires sur un même échantillon peut dépasser les changements que vous essayez de détecter.
• Une apparition soudaine d'acétylène après un défaut système peut refléter ce défaut plutôt qu'un défaut interne. Réchantillonner après que l'appareil a fonctionné normalement pendant une période.
• Lire le DGA conjointement avec les autres essais d'huile — teneur en humidité, rigidité diélectrique, acidité et tension interfaciale. Les gaz indiquent ce qui se passe ; les essais physiques indiquent combien de durée de vie il reste à l'isolation.
• Les défauts thermiques identifiés comme T1 ou T2 peuvent souvent être corrélés avec la classe thermique de l'isolation et l'échauffement observé. Voir Classes Thermiques d'Isolation et Limites de Température des Transformateurs.