Évaluation des pertes dans les transformateurs basée sur la norme IEC 60076

I. Définitions des pertes selon la norme IEC 6007

La norme IEC 60076-1 (Exigences générales) et la norme IEC 60076-7 (Lignes directrices pour le chargement) spécifient deux types principaux de pertes :

Perte à vide (P0)

Définition : Pertes mesurées lorsque l'enroulement primaire est alimenté à la tension nominale et que l'enroulement secondaire est ouvert (dominées par les pertes dans le noyau).

Conditions de test

• Mesurée à la fréquence et à la tension nominales (généralement une fréquence d'alimentation sinusoïdale).

• Corrigée à la température de référence (75°C pour les transformateurs immergés dans l'huile, 115°C pour les transformateurs à sec).

Perte sous charge (Pk)

Définition : Pertes mesurées lorsque l'enroulement secondaire est court-circuité et que le courant nominal circule dans l'enroulement primaire (dominées par les pertes cuivre).

Conditions de test :

• Mesurée au courant et à la fréquence nominaux.

• Corrigée à la température de référence (75°C pour les transformateurs immergés dans l'huile ; variable pour les transformateurs à sec en fonction de la classe d'isolation).

II. Tests et calculs des pertes

Test de perte à vide (Clause 10 de la norme IEC 60076-1)

Méthode

• Mesure directe à l'aide d'un analyseur de puissance (les pertes de l'instrument doivent être soustraites).

• Tension de test : tension nominale ±5%, avec la valeur la plus basse utilisée.

Formule de correction de température :

Bref : Densité de flux à la température de référence ; B test : Densité de flux mesurée.

2. Test de perte sous charge (Clause 11 de la norme IEC 60076-1)

Méthode :

• Mesurée lors du test de l'impédance en court-circuit.

• Courant de test : courant nominal ; déviation de fréquence ≤ ±5%.

Formule de correction de température (pour les enroulements en cuivre)

Tref : Température de référence (75°C) ; T test : Température de l'enroulement pendant le test.

Paramètres clés et tolérances

Tolérances de perte (Clause 4.2 de la norme IEC 60076-1) :

• Perte à vide : +15% autorisée (la valeur mesurée ne doit pas dépasser la valeur garantie).

• Perte sous charge : +15% autorisée (la valeur mesurée ne doit pas dépasser la valeur garantie).
  Pertes parasites :

Pertes causées par le flux de fuite dans les composants structurels, évaluées par séparation des composants à haute fréquence ou imagerie thermique.

Classes d'efficacité énergétique et optimisation des pertes

Selon la norme IEC 60076-14 (Lignes directrices pour l'efficacité énergétique des transformateurs de puissance) :

Pertes totales (P total) :

β : Rapport de charge (charge réelle / charge nominale).

Les classes d'efficacité (par exemple, IE4, IE5) exigent une réduction des pertes totales de 10% à 30%, réalisée par :

• Acier silicium à haute perméabilité (réduit les pertes à vide).

• Conception optimisée des enroulements (minimise les pertes par courants de Foucault).

Exemple d'application pratique

Cas : Transformateur immergé dans l'huile 35kV (IEC 60076-7)

Paramètres nominaux :

• Capacité : 10 MVA

• Perte à vide garantie : 5 kW

• Perte sous charge garantie : 50 kW (à 75°C).

Données de test :

Perte à vide : 5,2 kW (dans la tolérance +15% → limite de 5,75 kW).

Perte sous charge (testée à 30°C) :

Conclusion : La perte sous charge dépasse-t-elle la tolérance ? Vérifier contre 50 × 1,15 = 57,5 kW.

VI. Problèmes courants et considérations

Température ambiante :

Les tests doivent être effectués entre -25°C et +40°C ; corrections requises en dehors de cette plage.

Pertes harmoniques :

Évaluer les pertes harmoniques supplémentaires sous charges non sinusoïdales selon la norme IEC 60076-18.

Tests numériques :

Utiliser des capteurs calibrés selon la norme IEC 61869 pour l'exactitude.