Les transformateurs de courant basse tension, en tant que dispositifs de mesure et de protection indispensables dans les systèmes électriques, rencontrent souvent diverses pannes lorsqu'ils sont utilisés en combinaison avec d'autres équipements électriques en raison des facteurs environnementaux, des problèmes de liaison des équipements et d'une installation et maintenance inappropriées. Ces pannes n'affectent pas seulement le fonctionnement normal des équipements électriques, mais peuvent également mettre en danger la sécurité des personnes. Il est donc nécessaire de comprendre en profondeur les types de pannes, les méthodes de jugement et les mesures préventives pour assurer le fonctionnement stable et fiable des réseaux électriques ruraux et des systèmes de distribution basse tension.
I. Scénarios de connexion typiques des transformateurs de courant basse tension avec d'autres équipements électriques
Les transformateurs de courant basse tension sont principalement utilisés en connexion avec les équipements suivants dans les systèmes électriques, formant différents scénarios d'application :
Systèmes de comptage d'énergie électrique : Connectés à des instruments de comptage tels que les compteurs d'énergie et les wattmètres pour mesurer précisément la consommation d'électricité des utilisateurs. Dans les réseaux électriques ruraux, ils sont couramment trouvés dans les boîtes de compteur des agriculteurs ou sur le côté basse tension des transformateurs de distribution, responsables de la conversion des grands courants en signaux de courant standard de 5A ou 1A pour le comptage.
Dispositifs de protection par relais : Connectés à des dispositifs de protection tels que les disjoncteurs, les protections différentielles résiduelles et les protections contre les surcharges pour surveiller l'état du courant de ligne et couper les courants de panne en temps opportun. Dans les boîtes de distribution rurales, ils sont souvent utilisés pour surveiller les surcharges, les courts-circuits ou les fuites de ligne.
Systèmes de contrôle automatisé : Connectés à des équipements d'automatisation tels que les automates programmables (PLC) et les unités terminales distantes (RTU) pour la surveillance et le contrôle à distance de l'état de fonctionnement des équipements électriques. Ils sont courants dans les petites usines de transformation rurales, les stations de pompage d'irrigation et autres lieux.
Transformateurs de distribution : Connectés aux lignes sortantes sur le côté basse tension des transformateurs pour surveiller l'état de fonctionnement et les conditions de charge des transformateurs. Ils sont couramment trouvés sur les lignes sortantes du côté basse tension des transformateurs de distribution ruraux.
II. Pannes courantes lorsque les transformateurs de courant basse tension sont utilisés en combinaison avec d'autres équipements électriques
1. Panne de circuit ouvert dans le circuit secondaire
Un circuit ouvert dans le circuit secondaire est l'une des pannes les plus dangereuses des transformateurs de courant basse tension, caractérisée principalement par :
Caractéristiques phénoménales : L'indication des ampèremètres et des wattmètres devient soudainement zéro ou fluctue fortement ; le corps du transformateur émet un bruit anormal de "bourdonnement" ou de décharge ; il y a des marques de brûlure visibles sur le bloc de bornes ; le compteur d'énergie s'arrête de tourner ou tourne anormalement.
Causes de la panne : Bornes lâches dans le circuit secondaire ; fils secondaires cassés lors de l'installation du compteur ; déconnexion accidentelle du circuit secondaire pendant la maintenance ; contact insuffisant dû à l'oxydation du bloc de bornes ; dommage mécanique aux fils secondaires causant une rupture.
Dangers de la panne : En cas de circuit ouvert, le côté secondaire générera une haute tension de plusieurs milliers de volts, menaçant la sécurité des opérateurs ; la saturation sévère du noyau ferrique entraîne un surchauffe, qui peut brûler les matériaux isolants ; les dispositifs de protection dysfonctionnent ou ne fonctionnent pas en raison de la perte de signal.
Cas typique de scénario rural : Dans une zone de transformateur villageois, les fils secondaires du transformateur de courant dans la boîte de compteur se sont desserrés aux bornes en raison de vibrations prolongées. Lorsque les agriculteurs utilisaient des appareils électriques à forte puissance, un circuit ouvert dans le circuit secondaire a généré une haute tension, provoquant la combustion du compteur et créant un risque d'incendie.
2. Panne de mauvais contact
Le mauvais contact est l'une des pannes les plus courantes lorsque les transformateurs de courant basse tension sont connectés à d'autres équipements :
Caractéristiques phénoménales : Indication instable de l'ampèremètre, présence intermittente ; augmentation anormale de la température aux bornes du transformateur ; dysfonctionnement fréquent des dispositifs de protection ; augmentation des erreurs de comptage ; oxydation et noircissement visibles au niveau du bloc de bornes.
Causes de la panne : Vis lâches sur le bloc de bornes ; surface de contact insuffisante entre les fils et les bornes ; oxydation ou corrosion des fils ; vieillissement des matériaux du bloc de bornes ; couple de serrage non conforme ; résistance de contact accrue accélérée par un environnement humide.
Dangers de la panne : La résistance de contact accrue entraîne une surchauffe locale, accélérant le vieillissement de l'isolation ; l'augmentation des erreurs de mesure affecte la précision du comptage ; les dispositifs de protection dysfonctionnent ou ne fonctionnent pas en raison de signaux anormaux ; un mauvais contact à long terme peut causer des courts-circuits ou des incendies.
Données de scénario rural typique : Dans un circuit de comptage connecté avec des fils de cuivre de 2,5 mm², lorsque la résistance de contact dépasse 0,65 mΩ, la montée en température des bornes peut atteindre plus de 40°C ; lorsque la résistance de contact dépasse 1 mΩ, la montée en température peut atteindre plus de 70°C, dépassant largement la limite de sécurité.
3. Pannes de surcharge et de saturation du noyau ferrique
La surcharge et la saturation du noyau ferrique sont des types de pannes courants dans les réseaux électriques ruraux, caractérisés principalement par :
Caractéristiques phénoménales : L'indication de l'ampèremètre dépasse la valeur nominale ; le corps du transformateur chauffe fortement ; les dispositifs de protection dysfonctionnent ou ne fonctionnent pas ; augmentation des erreurs de comptage ; bruit anormal du noyau ferrique.
Causes de la panne : De grandes fluctuations des charges du réseau rural (comme la consommation d'électricité maximale pendant le Nouvel An chinois et l'utilisation simultanée de plusieurs pompes à eau pendant la saison d'irrigation) font travailler le transformateur en état de surcharge pendant une longue période ; choix inapproprié du facteur limite de précision du transformateur ; courant de court-circuit dépassant la capacité de charge du transformateur ; dégradation des performances du matériau du noyau ferrique ; diminution de la perméabilité magnétique due à la montée en température.
Dangers de la panne : La saturation du noyau ferrique entraîne une augmentation des erreurs de mesure, affectant la précision du comptage ; les dispositifs de protection dysfonctionnent ou ne fonctionnent pas en raison de la distorsion du signal ; performance d'isolation réduite du transformateur ; la surcharge à long terme peut brûler le transformateur.
Données de scénario rural typique : Le transformateur de courant sur le côté basse tension d'un transformateur de distribution rural a atteint 120 % du courant nominal pendant la période d'irrigation estivale, provoquant une saturation du noyau ferrique, une erreur de mesure de 8 % et une multiplication par trois du nombre de dysfonctionnements des dispositifs de protection.
4. Panne de dégradation de la performance d'isolation
Les pannes d'isolation sont particulièrement prononcées dans les réseaux électriques ruraux, caractérisées principalement par :
Caractéristiques phénoménales : Résistance d'isolation réduite (devrait être ≥ 1000 MΩ dans des conditions normales) ; phénomène de décharge partielle ; marques de décharge superficielle ; augmentation du courant de fuite ; humidité ou traces d'eau sur la surface de l'équipement.
Causes de la panne : Environnement rural humide et mauvaise étanchéité du transformateur entraînant une infiltration d'eau ; dommages à l'isolation causés par la morsure de petits animaux ; vieillissement accéléré de l'isolation en raison d'un fonctionnement à haute température prolongé ; diminution de la performance d'isolation en raison de l'accumulation de poussière sur le bloc de bornes ; rupture de l'isolation causée par une surtension de foudre.
Dangers de la panne : La dégradation de la performance d'isolation entraîne des fuites ou des courts-circuits ; dysfonctionnement des dispositifs de protection ; augmentation des erreurs de comptage ; et peut même causer des incendies dans les cas graves.
Données de scénario rural typique : Dans les régions rurales du sud, l'humidité est maintenue au-dessus de 80 % tout au long de l'année. La résistance d'isolation des transformateurs sans mesures antihumidité peut passer de la valeur initiale de 2000 MΩ à moins de 500 MΩ en 2-3 ans.
III. Méthodes de jugement des pannes courantes
1. Jugement de la panne de circuit ouvert dans le circuit secondaire
Méthode d'observation du compteur : Vérifier si l'indication des ampèremètres et des wattmètres connectés devient soudainement zéro ou fluctue fortement ; si le compteur d'énergie s'arrête de tourner ou tourne anormalement.
Méthode d'identification sonore : Approcher du corps du transformateur et écouter un bruit anormal de "bourdonnement" ou de décharge ; le bruit devrait être faible et uniforme en fonctionnement normal.
Méthode de détection de température : Utiliser un thermomètre infrarouge pour détecter la température du corps du transformateur, qui devrait être ≤ 40°C dans des conditions normales ; elle peut atteindre plus de 60°C en cas de circuit ouvert.
Méthode de test d'impédance : Utiliser un instrument spécial pour mesurer l'impédance du circuit secondaire. L'angle d'impédance est indépendant de la fréquence lorsqu'il est connecté normalement ; l'impédance augmente considérablement (>10000 Ω) en cas de circuit ouvert.
Astuce de jugement de scénario rural : Dans les boîtes de comptage basse tension rurales, si on constate que le compteur électrique s'arrête soudainement de fonctionner alors que la consommation d'électricité des agriculteurs est normale, on doit d'abord suspecter un circuit ouvert dans le circuit secondaire du transformateur de courant.
2. Jugement de la panne de mauvais contact
Méthode de test de résistance de boucle : Utiliser un micro-ohmmètre pour mesurer la résistance du circuit secondaire, qui devrait être ≤ 0,65 mΩ dans des conditions normales ; la résistance peut dépasser 1 mΩ en cas de mauvais contact.
Méthode de surveillance de la montée en température : Utiliser un thermomètre infrarouge pour surveiller la montée en température du bloc de bornes, qui devrait être ≤ 15°C dans des conditions normales ; la montée en température peut dépasser 30°C en cas de mauvais contact.
Méthode de détection de vibration : Utiliser un capteur de vibration pour détecter des vibrations anormales. En cas de mauvais contact, l'amplitude de vibration peut dépasser 2g et durer plus de 10 secondes.
Méthode de test de charge : Connecter une charge standard au circuit secondaire du transformateur et observer si le courant de sortie est stable ; le courant peut fluctuer en cas de mauvais contact.
Astuce de jugement de scénario rural : Dans les boîtes de comptage après la transformation de lecture centralisée du réseau rural, si on constate que le comptage d'un certain compteur électrique domestique est anormal alors que celui des autres ménages est normal, on doit se concentrer sur la vérification de l'état de connexion du circuit secondaire du transformateur de courant pour ce ménage.
3. Jugement des pannes de surcharge et de saturation du noyau ferrique
Méthode de surveillance du courant : Vérifier si le courant de charge réel sur le côté primaire dépasse la valeur nominale ; une attention particulière doit être portée aux périodes de consommation maximale dans les réseaux électriques ruraux, comme le Nouvel An chinois et la saison d'irrigation.
Méthode de test d'erreur : Utiliser un calibrateur de transformateur pour tester l'erreur de rapport et l'erreur de phase, qui devraient répondre aux exigences de précision dans des conditions normales ; les erreurs peuvent augmenter considérablement en cas de surcharge ou de saturation.
Test des caractéristiques d'excitation : Mesurer la tension secondaire sous différents courants et tracer la courbe d'excitation ; la pente de la courbe changera considérablement en cas de saturation du noyau ferrique.
Méthode d'identification sonore : Le noyau ferrique peut émettre un bruit anormal en cas de saturation ; le bruit devrait être faible et uniforme en fonctionnement normal.
Astuce de jugement de scénario rural : Sur le côté basse tension des transformateurs de distribution ruraux, si on constate que les dispositifs de protection dysfonctionnent fréquemment lorsque plusieurs appareils électriques à forte puissance fonctionnent simultanément, on doit suspecter un surcharge ou une saturation du noyau ferrique du transformateur de courant.
4. Jugement de la panne de dégradation de la performance d'isolation
Méthode de test de résistance d'isolation : Utiliser un mégohmmètre de 2500V pour mesurer la résistance d'isolation entre le primaire et le secondaire, le secondaire et la terre, et le primaire et la terre ; elle devrait être ≥ 1000 MΩ dans des conditions normales.
Méthode de test de décharge partielle : Utiliser un testeur de décharge partielle pour détecter la décharge interne du transformateur ; la quantité de décharge augmentera en cas de dégradation de la performance d'isolation.
Méthode d'inspection visuelle : Vérifier s'il y a des traces d'eau, de saleté ou de dommages sur la surface du transformateur ; s'il y a une accumulation de poussière ou des signes de morsure d'animaux sur le bloc de bornes.
Méthode de détection de l'humidité : Utiliser un hygromètre pour détecter l'humidité de l'environnement d'installation du transformateur ; un environnement humide dans les zones rurales peut entraîner une dégradation de la performance d'isolation.
Astuce de jugement de scénario rural : Dans les zones rurales du sud, si on constate que la résistance d'isolation du transformateur a considérablement diminué, on doit se concentrer sur la vérification de l'intégrité de la structure d'étanchéité et sur le fait que l'humidité de l'environnement est trop élevée.
IV. Solutions aux pannes courantes
1. Traitement de la panne de circuit ouvert dans le circuit secondaire
Traitement d'urgence : Après avoir découvert une panne de circuit ouvert, désactiver immédiatement les dispositifs de protection pertinents ; utiliser des outils isolants pour court-circuiter le côté secondaire près des bornes du transformateur ; s'il y a une étincelle lors du court-circuit, cela indique que le point de panne est dans le circuit en dessous du point de court-circuit ; s'il n'y a pas d'étincelle lors du court-circuit, le point de panne peut être dans le circuit avant le point de court-circuit.
Solutions à long terme : Remplacer les bornes de câblage secondaire par des bornes de qualité fiable ; utiliser des matériaux de borne dorés ou étamés pour réduire l'oxydation ; installer des joints anti-déverrouillage ou des limiteurs de clip pour empêcher le desserrage dû aux vibrations ; vérifier régulièrement l'état de connexion du circuit secondaire.
Suggestions de traitement de scénario rural : Dans les boîtes de comptage basse tension rurales, des dispositifs de protection de court-circuit du circuit secondaire peuvent être installés pour court-circuiter automatiquement en cas de détection d'un circuit ouvert ; des inspections régulières doivent être effectuées par des électriciens, en particulier avant les périodes de consommation maximale.
2. Traitement de la panne de mauvais contact
Mesures de maintenance : Utiliser une clé dynamométrique pour serrer les vis de bornes selon les spécifications (par exemple, 0,8-1,2 N·m pour les vis M4) ; nettoyer régulièrement la couche d'oxyde sur les bornes ; appliquer une pâte conductrice sur les surfaces de contact des bornes ; inspecter et remplacer les blocs de bornes vieillis ou endommagés.
Mesures préventives : Installer des chauffages antihumidité aux connexions du bloc de bornes (démarrent automatiquement lorsque l'humidité > 60 % RH) ; utiliser du coton filtrant de grade G4 pour bloquer la poussière (à remplacer tous les 6 mois) ; adopter des boîtes de comptage de niveau de protection IP65 ; inspecter et entretenir régulièrement les blocs de bornes.
Suggestions de traitement de scénario rural : Dans les boîtes de comptage de réseau rural, des matériaux de bornes dorés ou étamés peuvent être utilisés ; des blocs de bornes anti-vibration peuvent être adoptés ; l'état de connexion des bornes doit être vérifié une fois par trimestre ; la fréquence d'inspection doit être augmentée pendant la saison humide.
3. Traitement des pannes de surcharge et de saturation du noyau ferrique
Configuration de protection : Sélectionner des transformateurs avec des rapports de transformation appropriés en fonction de la charge réelle de la ligne ; les transformateurs de courant de protection doivent sélectionner des facteurs limites de précision appropriés (par exemple, 10P15 peut supporter 15 fois le courant nominal) ; configurer des disjoncteurs différentiels résiduels correspondant à la section des fils à l'entrée (par exemple, des fils de cuivre de 2,5 mm² avec des protecteurs C20A).
Suggestions de sélection : Sélectionner des transformateurs avec un courant secondaire nominal de 1A ou 5A en fonction de la longueur de la ligne et des conditions de charge ; les transformateurs de 1A conviennent pour le comptage à longue distance ; dans les réseaux électriques ruraux, des matériaux de noyau ferrique ayant de bonnes performances anti-saturation (comme le permalloy) peuvent être sélectionnés.
Suggestions de traitement de scénario rural : Aux entrées des maisons des agriculteurs, sélectionner des dispositifs de protection appropriés en fonction du diamètre des fils (par exemple, des fils de cuivre de 1,5 mm² avec des protecteurs C10A, 2,5 mm² avec C20A, 4 mm² avec C25A) ; sur le côté basse tension des transformateurs de distribution, réserver une capacité suffisante de transformateur en fonction des conditions de charge ; adopter des dispositifs de surveillance intelligents pour surveiller en temps réel l'état de fonctionnement des transformateurs.
4. Traitement de la panne de dégradation de la performance d'isolation
Mesures de maintenance : Vérifier régulièrement l'étanchéité de la structure du transformateur ; utiliser des joints en silicone pour améliorer l'étanchéité ; installer des chauffages antihumidité dans les boîtes de comptage ; nettoyer la saleté sur la surface du transformateur.
Mesures préventives : Sélectionner des boîtes de comptage de niveau de protection IP65 ; utiliser des matériaux ABS ignifuges pour la coque ; utiliser des bornes de câblage antihumidité sur le bloc de bornes ; effectuer des tests réguliers de résistance d'isolation.
Suggestions de traitement de scénario rural : Dans les zones rurales du sud, des transformateurs en résine époxy moulée peuvent être adoptés ; installer des dispositifs de surveillance de la température et de l'humidité dans les boîtes de comptage ; inspecter et remplacer régulièrement les matériaux d'étanchéité vieillis ; installer des parafoudres dans les zones sujettes à la foudre.
