Les transformateurs de mise à la terre immergés dans l'huile sont utilisés dans les systèmes de distribution moyenne et haute tension pour fournir un point neutre, limiter le courant de défaut monophasé à la terre et assurer la protection du système.
En service, des résultats anormaux de l'analyse des gaz dissous (AGD), le fonctionnement du relais Buchholz et une élévation excessive de la température sont souvent liés. Ils doivent être évalués conjointement avec les conditions de fonctionnement, la composition des gaz, le taux de production de gaz, la température de l'huile et les essais électriques.
1. AGD anormale : interpréter la composition des gaz et le taux de production
| Profil de gaz |
Type de défaut possible |
Causes typiques |
| H₂ dominant, petite quantité de CH₄ |
Décharge partielle, humidité ou bulles |
Isolation humide, bulles d'huile, défauts de traversée |
| Augmentation de CH₄, C₂H₆, C₂H₄, faible teneur en C₂H₂ |
Défaut thermique |
Défaut du noyau, courant de circulation, mauvais contact |
| Augmentation de C₂H₂ avec H₂ et C₂H₄ |
Décharge ou surchauffe sévère |
Défaut d'enroulement, mauvaise connexion, défaut de changeur de prises |
| Augmentation continue de CO et CO₂ |
Vieillissement de l'isolation solide ou surchauffe |
Dégradation de l'isolation en papier impliquant la cellulose |
| Augmentation rapide des hydrocarbures totaux |
Défaut actif |
Évolution du défaut nécessitant une surveillance rapprochée |
Pour les transformateurs de mise à la terre, les défauts du noyau tels qu'une mise à la terre involontaire du noyau peuvent provoquer un courant de circulation et une surchauffe à température moyenne à élevée. Cela se traduit généralement par une augmentation de l'éthylène et de l'éthane, avec des hydrocarbures totaux supérieurs à la valeur de vigilance et peu ou pas d'acétylene. Une augmentation rapide de l'acétylene peut indiquer une condition à risque plus élevé telle qu'un défaut d'enroulement, une mauvaise connexion de conducteur ou une défaillance du contact du changeur de prises.
Un seul résultat d'analyse des gaz dissous ne doit pas être utilisé pour le diagnostic final. La tendance, le taux de production de gaz, les conditions de charge, la température de l'huile, le courant de terre du noyau et les résultats des essais électriques doivent être considérés ensemble.
2. Fonctionnement du relais Buchholz : conditions d'alarme et de déclenchement
Le relais Buchholz est installé entre la cuve principale et le conservateur. Il réagit à l'accumulation de gaz et à la perturbation de l'écoulement de l'huile à l'intérieur du transformateur.
- L'alarme de gaz léger indique généralement une accumulation lente de gaz. Les causes possibles incluent des défauts internes mineurs, une entrée d'air lors du remplissage ou du filtrage de l'huile, un niveau d'huile bas, des gaz résiduels après la maintenance ou des problèmes de circuit secondaire. Le gaz doit être collecté et vérifié pour sa combustibilité. Si le gaz est incombustible et qu'aucune autre anomalie n'est trouvée, il peut s'agir d'air. Si le gaz est combustible ou si l'alarme se reproduit, un défaut interne doit être investigué.
- Le déclenchement par gaz lourd indique généralement un défaut interne grave ou un fort impact du flux d'huile. Les causes typiques incluent un court-circuit d'enroulement, une défaillance de l'isolation, une surchauffe sévère du noyau, une défaillance du changeur de prises, une fuite d'huile sévère ou un impact de court-circuit externe. Après un déclenchement par gaz lourd, le transformateur ne doit pas être remis sous tension sans investigation. Des échantillons d'huile et de gaz doivent être prélevés pour l'analyse des gaz dissous, et des essais électriques appropriés doivent être effectués.
Schéma de structure et d'écoulement d'huile et de gaz du relais Buchholz entre la cuve principale et le conservateur
3. Élévation de température excessive : vérifier la charge, le refroidissement et l'état interne
L'élévation de température doit être évaluée par rapport à la température ambiante de référence, aux données de la plaque signalétique, aux spécifications techniques et à la norme CEI applicable. Dans la pratique de la CEI, la température ambiante de référence est généralement fixée à 40 °C, mais la limite finale dépend de la norme du produit et des spécifications du projet.
- Facteurs de charge et du système
Une surcharge prolongée augmente les pertes cuivre. Une charge déséquilibrée, des harmoniques et une surtension prolongée peuvent également augmenter les pertes supplémentaires et élever la température de l'huile et des enroulements.
- État du refroidissement et de l'huile
Des radiateurs obstrués, des ventilateurs ou des pompes défaillants, des vannes fermées, une mauvaise ventilation, un faible niveau d'huile, le vieillissement de l'huile ou la présence d'humidité peuvent tous réduire la dissipation thermique.
- Défauts internes
Si les conditions de charge et de refroidissement sont normales mais que la température reste élevée, les causes internes possibles incluent un courant de circulation dans le noyau, un défaut d'enroulement, un mauvais contact du changeur de prises, des connexions de conducteurs desserrées, un blocage des conduits d'huile ou une surchauffe localisée.L'élévation de température est souvent liée aux signaux du DGA et du relais Buchholz. Par exemple, un courant de circulation dans le noyau peut provoquer une augmentation de l'éthylène et une surchauffe localisée. Un défaut d'enroulement peut entraîner une augmentation de l'acétylene, le déclenchement du Buchholz et une élévation rapide de la température.
4. Vérifications sur site recommandées
- Vérifier la charge, la tension, la température ambiante et l'état du système de refroidissement.
- Vérifier le niveau d'huile, le conservateur, le dessiccateur, les vannes et l'étanchéité de la cuve.
- Prélever des échantillons de gaz et d'huile en cas d'alarme Buchholz ou d'anomalie du DGA.
- Mesurer le courant de mise à la terre du noyau pour vérifier l'absence de mise à la terre involontaire du noyau.
- Effectuer, si nécessaire, des essais électriques tels que la résistance des enroulements, la résistance d'isolement, la tangente delta et les essais de rapport.
- Utiliser la thermographie infrarouge pour vérifier les connexions des traversées, les conducteurs et la distribution de température des radiateurs.
- Si la température augmente rapidement, si un déclenchement par gaz lourds se produit ou si l'acétylene augmente de manière significative, organiser rapidement une inspection lors de l'arrêt.
5. Directives de maintenance
Les transformateurs de mise à la terre immergés dans l'huile doivent être surveillés par la tendance du DGA, les signaux Buchholz, les enregistrements de température et les essais électriques périodiques. Il est recommandé de conserver l'historique du DGA, de vérifier régulièrement le courant de mise à la terre du noyau, de maintenir les systèmes de refroidissement et les dessiccateurs en bon état, et de purger le gaz piégé après le remplissage d'huile ou la maintenance.
Cet article fournit des directives techniques générales et ne remplace pas les normes CEI applicables, les instructions du fabricant ou le jugement technique spécifique au site.
Normes de référence
- IEC 60599:2022, Huiles minérales isolantes dans les équipements électriques – Lignes directrices pour l'interprétation de l'analyse des gaz dissous et libres
- IEC 60076-6:2007, Transformateurs de puissance – Partie 6 : Réacteurs
- IEC 60076-22-1:2019, Transformateurs de puissance – Partie 22-1 : Accessoires pour transformateurs de puissance et réacteurs – Dispositifs de protection
- IEC 60076-2:2011, Transformateurs de puissance – Partie 2 : Élévation de température pour les transformateurs immergés dans un liquide
Édité à partir de : Echo
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