Analyse des pannes du transformateur H59/H61 et mesures de protection

1.Causes de dommages aux transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile pour l'agriculture

1.1 Dommages à l'isolation
La fourniture d'électricité rurale utilise généralement un système mixte 380/220V. En raison de la forte proportion de charges monophasées, les transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile fonctionnent souvent avec un déséquilibre significatif de la charge triphasée. Dans de nombreux cas, le degré de déséquilibre de la charge triphasée dépasse largement les limites permises par les règlements opérationnels, provoquant un vieillissement prématuré, une détérioration et une défaillance éventuelle de l'isolation des enroulements, conduisant à leur brûlure.

Lorsque les transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile subissent un surcharge prolongée, des pannes de ligne côté basse tension ou une augmentation soudaine de la charge, et qu'aucun dispositif de protection n'est installé du côté basse tension—tandis que les fusibles à chute du côté haute tension ne fonctionnent pas rapidement (ou pas du tout)—les transformateurs sont contraints de supporter des courants de défaut bien supérieurs à leur courant nominal (parfois plusieurs fois la valeur nominale) pendant de longues périodes. Cela entraîne une élévation rapide de la température, accélérant le vieillissement de l'isolation et finalement la brûlure des enroulements.

Après une longue période d'utilisation, les composants d'étanchéité tels que les perles en caoutchouc et les joints toriques dans les transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile vieillissent, se fissurent et perdent leur efficacité. Si ces problèmes ne sont pas détectés et corrigés à temps, cela conduit à des fuites d'huile et à une baisse du niveau d'huile. L'humidité de l'air pénètre alors en grande quantité dans l'huile d'isolation, réduisant considérablement sa résistance diélectrique. Dans des conditions de manque sévère d'huile, le changeur de dérivation peut être exposé à l'air, absorber de l'humidité et provoquer des décharges ou des courts-circuits, brûlant le transformateur.

Des processus de fabrication inadéquats—comme une imprégnation incomplète de vernis entre les couches d'enroulement (ou un vernis isolant de mauvaise qualité), un séchage insuffisant ou une soudure non fiable des jonctions d'enroulement—laissent des défauts cachés d'isolation dans les transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile. De plus, lors de la mise en service ou de la maintenance, de l'huile d'isolation de mauvaise qualité peut être ajoutée, ou de l'humidité et des contaminants peuvent pénétrer dans l'huile, dégradant la qualité de l'huile et réduisant la force de l'isolation. Avec le temps, cela peut conduire à une rupture de l'isolation et à la brûlure du transformateur de distribution H59/H61 à bain d'huile.

1.2 Surtension
La résistance de mise à la terre de la protection contre la foudre ne répond pas aux normes requises. Même si elle était conforme à l'origine, la corrosion, l'oxydation, la rupture ou la soudure médiocre des composants en acier du système de mise à la terre au fil du temps peuvent entraîner une augmentation dramatique de la résistance de mise à la terre, provoquant des dommages au transformateur lors des coups de foudre.

Une configuration inadéquate de la protection contre la foudre est courante : de nombreux transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile ruraux sont équipés d'un seul ensemble de parafoudres haute tension du côté haute tension. Comme les systèmes électriques ruraux utilisent presque exclusivement des transformateurs connectés Yyn0, les coups de foudre peuvent induire des surtensions de transformation directe et inverse. Sans parafoudres du côté basse tension, ces surtensions augmentent considérablement le risque de dommage au transformateur.

Le système électrique rural de 10kV présente une probabilité relativement élevée de ferro-résonance. Lors d'événements de surtension par résonance, le courant primaire des transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile augmente fortement, pouvant brûler les enroulements ou provoquer des flashovers de la gaine—voire une explosion.

1.3 Conditions de fonctionnement difficiles
Pendant les périodes de hautes températures estivales ou lorsque les transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile fonctionnent continuellement en surcharge, la température de l'huile augmente excessivement. Cela affecte gravement la dissipation de chaleur, accélère le vieillissement, la détérioration et la défaillance de l'isolation, et finalement réduit la durée de vie du transformateur.

1.4 Opération incorrecte ou qualité médiocre du changeur de dérivation
Les charges électriques rurales sont dispersées, très saisonnières, avec de grandes variations de pointe à creux et des lignes basse tension longues, entraînant des fluctuations de tension importantes. Par conséquent, les électriciens ruraux ajustent souvent manuellement les changeurs de dérivation des transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile. La plupart de ces ajustements ne suivent pas les procédures prescrites, et après l'ajustement, les valeurs de résistance directe de chaque phase sont rarement mesurées et comparées avant la remise sous tension. En conséquence, de nombreux transformateurs souffrent de changeurs de dérivation mal positionnés ou de contacts défectueux, provoquant une augmentation brutale de la résistance de contact et la brûlure du changeur de dérivation.

Des changeurs de dérivation de mauvaise qualité—with un contact insuffisant entre les contacts fixes et mobiles, ou des indicateurs de position extérieurs qui ne correspondent pas aux positions internes réelles—peuvent provoquer des décharges ou des courts-circuits après la mise sous tension, entraînant la destruction du changeur de dérivation ou même de l'ensemble des enroulements.

1.5 Problèmes de mise à la terre du noyau du transformateur
En raison de problèmes de qualité inhérents aux transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile, le vernis isolant entre les laminations d'acier silicium vieillit avec le temps ou se détériore prématurément pour d'autres raisons, provoquant une mise à la terre multi-points du noyau et entraînant des dommages.

1.6 Fonctionnement prolongé en surcharge
Avec le développement de l'économie rurale, la demande d'électricité a considérablement augmenté. Cependant, de nouveaux transformateurs de distribution H59/H61 à bain d'huile n'ont pas été installés à temps, ni les unités existantes remplacées par des modèles de plus grande capacité. En conséquence, les transformateurs actuels fonctionnent en surcharge chronique. Combiné à la forte proportion de charges monophasées dans les zones rurales—qui empêche un chargement triphasé équilibré—une phase subit souvent une surcharge sévère à long terme, et le courant de la ligne neutre dépasse largement les limites autorisées. Ces conditions finissent par provoquer la brûlure du transformateur de distribution H59/H61 à bain d'huile.

2. Mesures correctives
Conformément aux réglementations en vigueur, chaque transformateur de distribution H59/H61 à huile doit être équipé de trois protections fondamentales : contre la foudre, les courts-circuits et les surcharges. La protection contre la foudre nécessite l'installation de parafoudres sur les côtés haute et basse tension, avec une préférence pour les parafoudres en oxyde de zinc (ZnO). Les protections contre les courts-circuits et les surcharges doivent être considérées séparément : les fusibles à chutes haute tension doivent principalement protéger contre les courts-circuits internes, tandis que les surcharges et les courts-circuits des lignes basse tension doivent être gérés par des disjoncteurs ou des fusibles installés du côté basse tension.

Lors de l'exploitation, des ampèremètres à griffe doivent être utilisés régulièrement pour mesurer les courants de charge triphasés et vérifier si le déséquilibre reste dans les limites réglementaires. Si le déséquilibre dépasse les valeurs autorisées, une redistribution immédiate de la charge doit être effectuée pour le ramener dans les limites de conformité.

Les inspections de routine des transformateurs de distribution H59/H61 à huile doivent être réalisées conformément aux réglementations, en vérifiant la couleur, le niveau et la température de l'huile pour leur normalité et en recherchant toute fuite d'huile. Les surfaces des embases doivent être examinées pour détecter des marques de flashover ou de décharge. Toute anomalie doit être traitée immédiatement. L'extérieur du transformateur, en particulier les embases, doit être nettoyé périodiquement pour éliminer la saleté et les contaminants.

Avant la saison annuelle des orages, les parafoudres haute et basse tension ainsi que les conducteurs de descente de terre doivent subir une inspection approfondie. Les parafoudres non conformes doivent être remplacés. Les conducteurs de descente ne doivent présenter aucun fil cassé, soudure défectueuse ou fracture. Le fil d'aluminium ne doit pas être utilisé ; à la place, les conducteurs de terre doivent être fabriqués en acier rond de 10–12 mm de diamètre ou en acier plat de 30×3 mm.

La résistance de terre doit être testée annuellement pendant la période sèche de l'hiver (après au moins une semaine de ciel clair continu). Les systèmes de mise à la terre non conformes doivent être corrigés. Lors de la connexion des bornes du transformateur aux conducteurs aériens des côtés haute et basse tension, des connecteurs de transition cuivre-aluminium ou des pinces de matériel cuivre-aluminium doivent être utilisés. Avant la connexion, les surfaces de contact de ces connecteurs doivent être polies avec du papier de verre n° 0 et recouvertes d'une quantité appropriée de graisse conductrice.

Les opérations de changement de prise sur les transformateurs de distribution H59/H61 à huile doivent strictement suivre les réglementations. Après l'ajustement, le transformateur ne doit pas être ré-énergisé immédiatement. Au lieu de cela, les mesures de résistance directe de toutes les phases avant et après l'opération doivent être comparées à l'aide d'un pont de Wheatstone. Si aucune variation significative n'est observée, les valeurs de résistance directe phase-phase et ligne-ligne post-opération doivent être comparées : les différences de phase ne doivent pas dépasser 4 %, et les différences de ligne doivent être inférieures à 2 %. Si ces critères ne sont pas satisfaits, la cause doit être identifiée et corrigée. Seulement après avoir satisfait à ces exigences, le transformateur de distribution H59/H61 à huile peut être remis en service.