Analyse et diagnostic du transformateur de courant

Les transformateurs de courant sont nombreux dans les postes électriques et sont des équipements clés pour assurer le fonctionnement normal du système. En cas de défaillance d'un transformateur de courant, cela entraînera le déclenchement du disjoncteur et peut même évoluer en un événement de coupure de courant, ce qui aura un impact négatif sur le fonctionnement sûr et stable du réseau électrique. En prenant l'exemple d'un événement de mise en œuvre de la protection différentielle du transformateur principal causé par la défaillance du transformateur de courant du côté basse tension du transformateur principal dans un poste de 66 kV, par l'inspection sur site, la revue des tests et l'étude de démontage, les causes de la défaillance sont analysées et diagnostiquées, et des suggestions pour prévenir le même type de défaillance sont proposées.

1 Analyse et diagnostic de la défaillance
1.1 État de base sur site
En septembre 2020, l'ordinateur de supervision d'un poste de 66 kV en exploitation a signalé une alarme, indiquant que le deuxième ensemble de protections différentielles longitudinales du transformateur principal numéro 2 s'est activé. Les disjoncteurs des côtés haute et basse tension du transformateur principal numéro 2 se sont déclenchés, la recouplage automatique de section s'est opéré, et le disjoncteur de section s'est fermé sans perte de charge. Après leur arrivée sur le site, le personnel d'exploitation et de maintenance du poste a inspecté tous les équipements pertinents et n'a constaté aucune anomalie apparente, aucun objet étranger suspendu, aucune odeur de brûlé ou signe de décharge. Le personnel de maintenance du poste, après son arrivée sur le site, a découvert par inspection que le premier ensemble de protections du transformateur principal numéro 2 n'avait pas détecté de courant différentiel, seule la protection de secours s'était déclenchée, mais n'avait pas atteint la valeur de délai après le démarrage, tandis que le deuxième ensemble de protections avait détecté le courant différentiel et déclenché les disjoncteurs des deux côtés du transformateur principal.

1.2 Analyse des causes de la défaillance
Les valeurs de réglage de l'appareil de protection sont présentées dans le Tableau 1, et les paramètres du transformateur de courant du côté basse tension sont indiqués dans le Tableau 2. Après inspection, les valeurs de réglage sont correctes, et les résultats des tests d'exactitude d'échantillonnage, de freinage de rapport, de différentiel et de freinage de seconde harmonique sont bons. Le câblage secondaire du transformateur de courant du côté basse tension du transformateur principal est revu, et la méthode de câblage externe des bornes est correcte.

L'analyse des données et des formes d'onde de la protection différentielle a révélé un court-circuit dans la phase A du transformateur de courant du côté basse tension du deuxième ensemble. Pour vérifier, 30 A ont été appliqués aux phases A/B du côté primaire. Le premier ensemble a montré des valeurs correctes (A : 0,100 A, B : 0,099 A) ; le deuxième ensemble a montré B à 0,098 A mais A à 0,049 A, indiquant une panne de la phase A.

L'application de ~5 A au secondaire 1S1-1S2 a provoqué un petit courant dans le deuxième ensemble ; l'application directe au premier ensemble n'a montré aucun courant dans le deuxième, confirmant le câblage secondaire correct. Les tests de tenue à la tension et de décharge partielle sur le transformateur ont répondu aux normes. Après avoir retiré le câblage externe de la phase A, un test d'isolement interphase a montré une résistance de 0 entre 1S2 et 2S1, prouvant une rupture complète.

Cette rupture a causé un court-circuit dans la phase A du deuxième ensemble, conduisant à des erreurs de mesure. Avant l'activation de la protection, le premier ensemble a mesuré 8,021 A, le deuxième 4,171 A - une erreur réelle de 3,850 A. Converti, cela a créé un courant différentiel de 3,217 A (dépassant le réglage), déclenchant la protection.

1.3 Diagnostic de la panne

Le démontage du transformateur de courant défectueux et l'observation de sa structure interne et de son processus de fabrication ont révélé la cause fondamentale : pendant la production, les conducteurs de fil émaillé (avec un excès de retrait d'émail) sont soudés aux bornes secondaires. Malgré l'utilisation de tubes isolants, les opérations manuelles et les contraintes d'espace entraînent une distance d'isolement insuffisante entre les conducteurs secondaires. Au fil du temps, l'exposition prolongée au courant dégrade l'isolation des enroulements secondaires, provoquant une rupture inter-enroulement et déclenchant la panne.

2 Gestion de la panne

Les transformateurs de courant des phases B et C dans le même intervalle ont été inspectés. Après vérification de l'installation/câblage correct et passage des tests de réception refaits, ils ont été conservés. Des transformateurs de courant d'urgence (mêmes spécifications, lot différent) ont été installés après avoir passé les tests, restaurant le fonctionnement normal du poste (stable jusqu'à présent).

3 Suggestions et mesures de précontrôle

Sur la base de cette panne :

• Les fabricants doivent renforcer le contrôle du processus de production (par exemple, re-vérifier les étapes de raccordement et de moulage) et imposer des contrôles de qualité stricts.

• Augmenter les niveaux de tension pour les tests de tenue inter-enroulement lors des inspections en usine.

• Les unités d'exploitation et de maintenance doivent planifier des maintenances proactives, stocker des pièces de rechange et inspecter en profondeur les transformateurs de courant du même lot, remplaçant rapidement les unités défectueuses.