Transformateurs de bouchons : Fonction, Types et Guide d'installation

Transformateurs : Isolation externe et composants de transport de courant

Les embases de transformateur sont les principaux dispositifs d'isolation externe montés sur la cuve du transformateur. Les conducteurs provenant des enroulements du transformateur doivent passer à travers ces embases isolantes, qui fournissent une isolation entre les conducteurs ainsi qu'entre les conducteurs et la cuve du transformateur, tout en assurant également le maintien mécanique des conducteurs.

Selon le niveau de tension, les embases de transformateur existent en plusieurs types : embases en porcelaine, embases à huile et embases de type condensateur.

• Les embases en porcelaine sont couramment utilisées dans les transformateurs de classe 10 kV et moins. Elles se composent d'une tige conductrice en cuivre passant à travers un boîtier en porcelaine, l'air fournissant l'isolation interne.

• Les embases à huile sont généralement utilisées dans les transformateurs de classe 35 kV. Ces embases sont remplies d'huile isolante à l'intérieur du boîtier en porcelaine, à travers lequel passe un conducteur en cuivre, isolé par du papier imprégné d'huile.

• Les embases de type condensateur sont utilisées dans les transformateurs haute tension supérieurs à 100 kV. Elles se composent d'une unité d'isolation principale (noyau de condensateur), de boîtiers supérieurs et inférieurs en porcelaine, d'un manchon de connexion, d'un réservoir d'huile (conservateur), d'un ensemble de ressorts, d'une base, d'un anneau de répartition (écran de corona), d'un terminal de mesure, d'un terminal de ligne, de joints en caoutchouc et d'huile isolante.

Les embases de transformateur servent à faire sortir les conducteurs des enroulements haute et basse tension de la cuve d'huile. Elles ne fournissent pas seulement l'isolation entre les conducteurs et la terre, mais jouent également un rôle crucial dans le maintien des conducteurs. En tant que l'un des composants de transport de courant du transformateur, les embases transportent continuellement le courant de charge pendant le fonctionnement normal et doivent résister au courant de court-circuit en cas de défaut externe.

Par conséquent, les exigences suivantes s'appliquent aux embases de transformateur :

• Doivent avoir une résistance électrique d'isolation spécifiée et une force mécanique suffisante.

• Doivent présenter une bonne stabilité thermique et être capables de résister à un surchauffage momentané en cas de court-circuit.

• Doivent avoir une taille compacte, un poids léger, une excellente étanchéité, une grande interchangeabilité et une facilité d'entretien.

L'embase est principalement composée d'un noyau de condensateur, d'un réservoir d'huile, d'une bride et de boîtiers supérieurs et inférieurs en porcelaine. L'isolation principale est le noyau de condensateur, formé par des couches capacitatives concentriques connectées en série. Cet assemblage est enfermé dans une chambre scellée formée par les boîtiers supérieurs et inférieurs en porcelaine, le réservoir d'huile, la bride et la base. La chambre est remplie d'huile de transformateur traitée, ce qui donne une structure d'isolation huile-papier. Des joints en caoutchouc résistant à l'huile sont utilisés aux surfaces de contact entre les principaux composants. Tous les composants sont comprimés ensemble par une force de précontrainte centrale appliquée via un ensemble de ressorts forts situés dans le réservoir d'huile, garantissant que l'embase entière reste hermétiquement scellée.

La bride est équipée d'un bouchon de purge, d'un dispositif d'échantillonnage d'huile et de bornes pour mesurer la perte diélectrique (tan δ) et les décharges partielles (DP). Pendant le fonctionnement, le couvercle protecteur du terminal de mesure doit être installé pour assurer un raccordement à la terre fiable de l'écran (prise de test) ; les conditions de circuit ouvert sont strictement interdites.

Il existe deux principales méthodes de connexion entre l'embase et les conducteurs haute tension du transformateur :

• Type de pénétration de câble

• Type de transport de courant par tige conductrice

Inspection avant installation des embases de transformateur :

Avant l'installation, les vérifications suivantes doivent être effectuées :

• Vérifier la surface en porcelaine pour détecter des fissures ou des dommages.

• S'assurer que les surfaces intérieures du col de la bride et de l'anneau de répartition sont nettoyées soigneusement.

• Confirmer que l'embase a passé tous les tests requis.

• Pour les embases à huile, vérifier que l'indication du niveau d'huile est normale et contrôler toute fuite d'huile.

Les embases doivent être utilisées dans les conditions spécifiées par leur désignation de modèle, et les précautions suivantes doivent être observées :

• Étanchéité : Assurer que l'embase reste scellée est essentiel pour obtenir une longue durée de vie. Tous les points de scellement perturbés lors de l'installation ou de la maintenance doivent être soigneusement restaurés à leur condition scellée d'origine.

• Contrôle et ajustement du niveau d'huile : Le niveau d'huile à l'intérieur de l'embase doit être surveillé périodiquement pendant le fonctionnement. Si le niveau d'huile est trop élevé ou trop bas, un ajustement est nécessaire.

• Si le niveau d'huile est trop élevé, l'excès d'huile peut être évacué lentement par le bouchon de vidange sur la bride.

• Si le niveau d'huile est trop bas, de l'huile de transformateur qualifiée de la même classe indiquée sur la plaque signalétique doit être ajoutée par le port de remplissage du réservoir d'huile.

• Pour les embases avec des résultats de test d'huile constamment normaux lors des tests préventifs annuels, l'intervalle entre les tests préventifs peut être approprié pour réduire la fréquence de l'échantillonnage d'huile. Toute question doit être adressée au fabricant. L'embase ne doit pas être démontée par l'utilisateur.

Procédure correcte d'échantillonnage d'huile :
Nettoyer la zone autour du bouchon de vidange sur la bride. Ouvrir le bouchon et visser lentement un embout d'échantillonnage d'huile dédié dans le trou fileté central du bouchon jusqu'à ce qu'il touche le joint interne. Serrer l'embout pour comprimer le joint, permettant à l'huile de transformateur à l'intérieur de l'embase de s'écouler par l'embout. Après l'échantillonnage, inverser les étapes ci-dessus pour restaurer la condition scellée d'origine.

Note : Lors de la suppression de l'embout, ne pas desserrer le bouchon de vidange. Si cela se produit, serrer immédiatement le bouchon avec la clé appropriée.

Mise à la terre du terminal de mesure :
Un terminal de mesure est fourni sur la bride de l'embase. Lors de la mesure de la perte diélectrique ou des décharges partielles, retirer le couvercle du terminal et connecter le fil de test - la tige du terminal est isolée de la bride. Après le test, le couvercle du terminal doit être solidement remis en place pour assurer une mise à la terre fiable. Le terminal de mesure ne doit jamais être laissé en circuit ouvert pendant le fonctionnement.

Note sur la mesure de la perte diélectrique :
La valeur de perte diélectrique mesurée sur site à 10 kV peut différer des données de test d'usine en raison de l'influence de l'appareil de mesure, de la position de l'embase et des conditions environnementales. Il est recommandé d'utiliser un pont Schering haute tension pour la mesure, et les données obtenues sous des conditions de haute tension doivent être considérées comme autoritatives.