7 étapes clés pour assurer une installation sûre et fiable des grands transformateurs de puissance
1. Maintenir et Restaurer l'État d'Isolation d'Usine
Lorsqu'un transformateur subit des tests d'acceptation en usine, son état d'isolation est optimal. Par la suite, l'état d'isolation tend à se dégrader, et la phase d'installation peut être une période critique pour une dégradation soudaine. Dans des cas extrêmes, la résistance diélectrique peut chuter au point de provoquer un échec, entraînant un court-circuit des bobines dès la mise sous tension. Dans des conditions normales, une qualité d'installation médiocre laisse derrière elle des défauts latents de divers degrés. Par conséquent, maintenir et restaurer l'état d'isolation à son état d'usine initial devrait être l'objectif principal du processus d'installation. La différence entre l'état d'isolation après installation et celui en usine sert de référence clé pour évaluer la qualité du travail d'installation.
Pour maintenir et restaurer l'intégrité de l'isolation, il est essentiel d'éviter la contamination et de maintenir la propreté. Les contaminants peuvent être classés en trois types : impuretés solides, impuretés liquides et impuretés gazeuses.
Impuretés Solides : Tous les composants à installer doivent être nettoyés soigneusement. Le nettoyage doit continuer jusqu'à ce qu'un chiffon blanc sans peluche ne montre aucune coloration ni particules visibles.
Impuretés Liquides et Gazeuses (principalement l'humidité) : La méthode la plus efficace est le traitement sous vide, qui comprend deux procédures principales :
(1) Séchage et Dégazage sous Vide :
Après l'installation de tous les accessoires, installez une plaque d'obturation sur le flasque du côté du relais de gaz du réservoir. Ouvrez toutes les vannes reliant les accessoires au corps principal afin que tous les composants (y compris les refroidisseurs), sauf le vase d'expansion et le relais de gaz, soient évacués ensemble avec le réservoir principal.
Installez une vanne de vide ou une vanne d'arrêt standard à l'entrée d'huile en haut du réservoir.
Avant d'évacuer le réservoir, effectuez un test de vide sur les tuyauteries seules pour vérifier le niveau de vide réellement atteignable par le système de vide. Si le vide dépasse 10 Pa, vérifiez les fuites dans les tuyauteries ou faites l'entretien de la pompe à vide.
Surveillez continuellement le réservoir pour détecter les fuites pendant l'évacuation.
Une fois que la pompe à vide atteint son vide maximal possible (ne dépassant pas 133,3 Pa), maintenez la pompe en fonctionnement pour conserver ce niveau de vide. La pompe à vide doit fonctionner en continu pendant au moins 24 heures.
(2) Remplissage d'huile sous Vide :
Continuez à faire fonctionner la pompe à vide pendant le remplissage d'huile. Gardez toutes les vannes ouvertes comme lors de l'évacuation afin que tous les composants et accessoires soient remplis simultanément avec le réservoir principal.
Utilisez un purificateur d'huile sous vide. L'huile doit être injectée par la vanne d'entrée d'huile inférieure du réservoir, permettant à l'huile de couler de l'extérieur vers l'intérieur des enroulements, minimisant ainsi la contrainte sur les barrières.
Lorsque le niveau d'huile est d'environ 200 à 300 mm en dessous du couvercle du réservoir, fermez la vanne de vide et arrêtez l'évacuation, mais continuez le remplissage d'huile avec le purificateur d'huile sous vide.
Pour les transformateurs sans changement de rapport sous charge (OLTC), le remplissage peut continuer jusqu'à ce que le niveau d'huile approche la plaque d'obturation du relais de gaz avant d'arrêter le purificateur d'huile.
Pour les transformateurs équipés d'OLTC, arrêtez le purificateur d'huile dès que le cylindre isolant du commutateur de sélection est rempli, pour permettre la déconnexion du commutateur du réservoir.
Dans tous les cas, remplissez le réservoir autant que possible pour minimiser le volume d'air résiduel. Lors de la rupture du vide et du complètement en huile, seulement une petite quantité d'air pénètre dans l'espace supérieur. Cet air sera expulsé dans le vase d'expansion et n'affectera pas négativement l'isolation du noyau.
Il convient de souligner que la clé réside dans un remplissage d'huile sous vide correct ; on ne doit pas trop compter sur une circulation d'huile chaude ultérieure. Pendant la circulation d'huile chaude, seule l'humidité qui a migré de l'isolation papier vers l'huile peut être éliminée par le purificateur d'huile sous vide. Cependant, l'humidité déjà absorbée par le papier est difficile à libérer dans l'huile, et l'équilibre entre l'humidité de l'huile et celle du papier est très lent.
2. Problèmes de Fuite d'huile
La fuite d'huile est un problème courant et important dans les transformateurs. Les causes sont nombreuses, avec des défauts de conception et de fabrication étant des facteurs significatifs (par exemple, une conception de joint inadéquate, une mauvaise finition ou une qualité de soudure insuffisante). Les erreurs d'installation sur site et le manque de soin dans le travail contribuent également de manière significative (par exemple, un nettoyage insuffisant des surfaces de flasques, présence d'huile, de rouille, de projections de soudure ; des joints vieillis ayant perdu leur élasticité ; des surfaces de flasques non alignées non corrigées).
Résoudre les fuites d'huile nécessite un travail minutieux :
Avant l'installation, effectuez des tests de serrage sous pression sur les refroidisseurs, les vases d'expansion, les raccords et les purificateurs d'huile, et réparez immédiatement toutes les parties qui fuient.
Inspectez et préparez soigneusement toutes les surfaces de joint de flasque. Tout décalage lors du levage doit être corrigé avant l'installation ; les cas graves doivent être traités conjointement avec le fabricant.
Après l'installation, effectuez un test de serrage global : appliquez une pression de 0,03 MPa maximum sur le couvercle du réservoir pendant 24 heures, sans fuite d'huile autorisée.
3. Test de Décharge Partielle
Un test de décharge partielle (DP) fait référence à un test de tenue à la tension induite avec mesure de DP. Selon la norme GB 50150-91 :
Les tests de DP sont recommandés pour les transformateurs de 500 kV.
Pour les transformateurs de 220 kV et 330 kV, les tests de DP sont recommandés si du matériel de test est disponible.
Bien que la tension de test pour les tests de DP soit inférieure à celle des tests de tension induite standards, la durée est prolongée de plus de 60 fois. Associé à des instruments sensibles surveillant le développement des décharges internes, le potentiel destructeur est contrôlable. Ainsi, les tests de DP combinent les caractéristiques des tests non destructifs et destructifs, détectant efficacement les défauts d'isolation. En conséquence, ils ont gagné en popularité. La plupart des propriétaires de projets effectuent maintenant des tests de DP sur les transformateurs nouvellement installés ou révisés, obtenant des avantages significatifs - détection précoce des défauts d'installation, identification de performances de DP instables en usine, et garantie d'une mise sous tension initiale réussie.
4. Test de Fermerture Impulsionnelle à Tension Nominale
Le test de fermuture impulsionnelle à tension nominale est principalement destiné à vérifier si le courant de remagnetisation généré lors de la mise sous tension provoquera le fonctionnement de la protection différentielle du transformateur. Il n'est pas conçu pour tester la résistance diélectrique du transformateur.
En fait, lors du test de fermuture impulsionnelle, mis à part la surveillance de la protection de relais, il n'y a aucun instrument pour détecter les surtensions possibles, et aucune donnée mesurable n'est enregistrée. Par conséquent, du point de vue de l'évaluation de l'isolation, le test manque de valeur concluante et est essentiellement sans signification.
Cela dit, des défaillances d'isolation dans les transformateurs se sont produites lors de tests de fermuture impulsionnelle - généralement en raison de défauts préexistants graves qui deviennent apparents dès la mise sous tension. Inversement, il y a de nombreux cas où les transformateurs ont passé cinq fermutures impulsionnelles sans problème, mais ont échoué (brûlé) dans les minutes à jours suivant la mise en service.
5. Évaluation de l'État d'Isolation
L'évaluation de l'état d'isolation comprend la mesure de la résistance d'isolation, du rapport d'absorption, de l'indice de polarisation, du courant de fuite continu et de la tangente de perte diélectrique (tan δ).
Après l'installation, l'état d'isolation du transformateur peut avoir subi une dégradation variable par rapport aux conditions d'usine, et les méthodes de mesure sur site et en usine peuvent différer. Par conséquent, lors de la comparaison des résultats des tests de mise en service avec les données d'usine, une analyse complète est nécessaire pour porter des jugements précis. Ces résultats devraient également servir de base pour les futurs tests préventifs.
Il est particulièrement important de noter : lorsque la résistance d'isolation est très élevée, le rapport d'absorption peut diminuer. Dans de tels cas, un rapport d'absorption inférieur à 1,3 ne doit pas automatiquement être attribué à l'humidité dans l'isolation.
6. Compréhension et Fonction du Respirateur
Si la vessie dans le vase d'expansion est comparable aux poumons, alors le respirateur agit comme le nez. Lorsque la charge ou la température ambiante augmentent, provoquant l'expansion de l'huile dans le réservoir, la vessie "expire" par le respirateur pour éviter une pression excessive. Inversement, elle "inspire" pour éviter la formation d'un vide dans le réservoir. Si le respirateur est bouché, les conséquences mineures comprennent des indications fausses du niveau d'huile ; dans les cas graves, cela peut déclencher le fonctionnement du relais de gaz ou du dispositif de dépressurisation, conduisant à des accidents.
Le blocage du respirateur peut se produire non seulement si le scellé de transport n'est pas retiré, mais aussi pendant l'exploitation en raison de :
L'absorption d'humidité et la dégradation du dessicateur (gel de silice changeant de couleur)
L'accumulation de poussière dans la coupelle d'huile
Par conséquent, deux tâches de maintenance sont essentielles :
Assurez-vous que le gel de silice dans le respirateur a une capacité suffisante d'absorption d'humidité et évitez la saturation. Remplacez ou régénérez le gel de silice lorsque 1/5 de celui-ci a changé de couleur.
Nettoyez régulièrement la coupelle d'huile, remplissez-la d'huile propre et maintenez le niveau d'huile au-dessus du barrage d'air pour assurer que l'air entrant passe par un bain d'huile, filtrant ainsi les particules de poussière.
