PostHeaderIcon Point chaud commutateur de transformateur

Cas pratiques de transformateurs de puissance réparés

à partir de l’évaluation d’analyses d’huile

Mohamed BELMILOUD ( Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir. ) ; Transfo Lab (www.transfo-lab.com)

Jean SANCHEZ ( Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir. ) ; Transformateurs Solutions Vénissieux (www.tsv-transfo.com)

Résumé

Les transformateurs de puissance sont des éléments clés des systèmes électriques. De par leurs spécificités techniques et leur coût élevé, la tendance est de les garder en service aussi longtemps que possible. Pour arriver à une telle gestion des appareils, les techniques de diagnostic deviennent de plus en plus importantes pour évaluer au mieux l’état des transformateurs.Deux cas pratiques présentent ici des relations entre des mesures électriques et chimiques dans le but d’améliorer la fiabilité des diagnostics relatifs aux transformateurs de puissance.

Mots clés

Transformateurs de puissance ; AGD ; Analyse d’huile ; Gestion de parc ; Résistance d’enroulement ; Réparation

Introduction

Cet article présente le deuxième cas pratique où les analyses d’huile illustrent dans un premier temps leur capacité à prévenir des dégâts importants dus à l’évolution de défauts thermiques naissants. La détection de ces défauts peut prévenir de défaillances irréversibles. Ensuite des mesures de résistances d’enroulements ont permis de localiser des points chauds sur des changeurs de prises, qui ont pu alors être réparés. Finalement ces transformateurs ont repris leur service pour des années grâce un diagnostic approprié de défauts évolutifs, et leur prise en charge a été adaptée au mieux durant tout le processus de diagnostic et de réparation.

Moyens de diagnostic utilisés

Analyses d’huile

Les concentrations d’Analyses des Gaz Dissous (AGD) dans l’huile permettent d’identifier des points chauds et des arcs dans l’huile des transformateurs immergés. Certains des principaux gaz analysés sont : CH4, C2H6, C2H4, C2H2, CO. L’évolution de la concentration de ces gaz peut être intéressante pour le diagnostic, et certains systèmes comme le triangle de Duval peuvent aussi apporter des éléments efficaces dans l’évaluation de défauts thermiques naissants.

Résistance d’enroulement

La résistance d’enroulement est mesurée par injection de courant, et peut être comparée aux autres enroulements similaires du même transformateur. Dans le cas où des différences apparaissent, cela peut impliquer un problème de court circuit au sein de l’enroulement ou une mauvaise résistance de contact.

Inspection visuelle

Elle permet de visualiser précisément certains défauts mécaniques, des particules ou des points chauds. Cela implique souvent de décuver le transformateur pour obtenir un accès visuel suffisant à l’inspection des bobinages. L’inspection visuelle lorsque c’est possible est un moyen très efficace de confirmer certains défauts. 

Cas PRATIQUE N°2

DESCRIPTION DU TRANSFORMATEUR

Ce transformateur de puissance est un autotransformateur en service dans une industrie chimique et alimente un redresseur pour son processus. Ces caractéristiques sont les suivantes.

Puissance 10,65 MVA
Age 33 ans
HT 11 kV
BT 6.5 kV
Couplage Yy
Régleur en charge MR type D 35 positions
Régleur hors charge 2 positions

Investigations

ANALYSE D’HUILE

CARACTERISTIQUES DU FLUIDE

Les mesures sont présentées dans la Table 2.

Résultat Unité
Rigidité diélectrique 65 KV
Teneur en eau à 20°C 10 ppm
Nombre total d’acidité 0.15 mg KOH/g oil
Facteur de dissipation à 90°C 0.09 -

Table 2: Caractéristiques du fluideLes différents résultats sont en accord avec la norme IEC 60422. Les propriétés du fluide sont correctes.

Dérivés furaniques

Les dérivés furaniques sont caractéristiques de la dégradation d’isolation cellulosique. La teneur en furfural est de 0,04 ppm et est typique d’une excellente isolation cellulosique.

ANALYSE DES GAZ DISSOUS

L’analyse des gaz dissous permet la détection d’un défaut thermique ou électrique dans le transformateur. Ces analyses ont été réalisées en 2007 et 2008, les résultats sont présentés dans la Table 3.

05/2008 03/2007 Maximum de la valeur typique Unité
Hydrogène (H2) 358 14 150 ppm 20°C
Monoxyde de carbone (CO) 448 206 600
Méthane (CH4) 784 20 130
Ethane (C2H6) 269 16 90
Ethylène (C2H4) 1165 54 280
Acétylène (C2H2) 130 60 280

Table 3: Résultats de l’analyse des gaz dissousLes valeurs mesurées en 2008 sont supérieures aux valeurs acceptables typiques définies dans la normes IEC 60599. Les concentrations de gaz dissous ont fortement évolué depuis 2007, l’éthylène en particulier. L’interprétation des résultats suivant le triangle de Duval est présentée sur la Figure 3.

 

Figure 3: Représentation sur le triangle de Duval

L’utilisation du triangle indique que les résultats sont caractéristiques d’un défaut thermique de haute température (T3 > 700°C).Ce défaut est souvent caractéristique d’une connexion déficiente dans le transformateur.En 2008 lors d’une expertise avancée, des mesures de résistances d’enroulements en changeant la position du commutateur hors charge (position 1 et 2) ont été réalisées. Les résultats sont présentés sur la Figure 4.

Figure 4: Résistances d’enroulements (mΩ)

Les mesures effectuées sur les trois phases (Aa, Bb et Cc) du transformateur révèlent une résistance supérieure sur la phase C. Cette résistance augmente lorsque la position du commutateur est en 2.Le défaut est probablement situé sur les positions 1 et 2 de la phase C du commutateur hors charge. Le défaut est probablement plus important sur la position 2.

INSPECTION visuelle

Le transformateur a été décuvé. Les Figure 5 et Figure 6 présentent le transformateur.

 

Figure 5: Commutateur du transformateur

 

 

Figure 6: Détail du commutateur hors charge


Le point chaud a été trouvé et situé sur la connexion de la phase C sur commutateur hors tension. La Figure 7 montre le détail de cette connexion de la phase C.

Figure 7: Détail de la phase C du commutateur

Conclusion

Dans ces deux cas, il a été montré la puissance de l’Analyse des Gaz Dissous (AGD) pour détecter des défauts thermiques naissant dans le transformateur. Il peut être utile de gérer la charge du transformateur pour prévenir l’évolution d’un tel défaut.Les essais de résistances d’enroulements en accord avec un diagnostic d’AGD permettent plus précisément la localisation d’une résistance de contact défaillante, ici sur des changeurs de prises.Dans le premier cas, la réparation a pu être mesurée et validée par comparaison avec les mesures lors de l’état défaillant du transformateur.Dans les deux cas, l’importance de la régularité de la prise d’échantillons d’analyses d’huile a permis une évaluation au plus juste de l’état du transformateur, et elle ne devrait pas excéder un an.