Comment juger détecter et diagnostiquer les pannes du noyau de transformateur

1.1 Dangers des Défauts de Mise à la Terre Multipoints dans le Noyau

En fonctionnement normal, le noyau d'un transformateur doit être mis à la terre en un seul point. Pendant l'exploitation, des champs magnétiques alternatifs entourent les enroulements. En raison de l'induction électromagnétique, des capacités parasites existent entre les enroulements haute tension et basse tension, entre l'enroulement basse tension et le noyau, et entre le noyau et la cuve. Les enroulements sous tension s'accouplent par ces capacités parasites, provoquant l'apparition d'un potentiel flottant du noyau par rapport à la terre. Comme les distances entre le noyau (et d'autres parties métalliques) et les enroulements ne sont pas égales, des différences de potentiel apparaissent entre les composants. Lorsque la différence de potentiel entre deux points dépasse la résistance diélectrique de l'isolation entre eux, des décharges électriques intermittentes se produisent. Ces décharges, au fil du temps, dégradent à la fois l'huile du transformateur et l'isolation solide.

1.2 Causes des Défauts de Mise à la Terre du Noyau
Les causes courantes incluent :

• Courts-circuits dus à des techniques de construction médiocres ou à des défauts de conception des sangles de mise à la terre ;
• Mise à la terre multipoint due aux accessoires ou à des facteurs externes ;
• Objets étrangers métalliques laissés à l'intérieur du transformateur lors de l'assemblage, ou bavures, rouille et scories de soudure provenant de processus de fabrication médiocres du noyau.

1.3 Types de Défauts de Noyau
Les types courants de défauts de noyau de transformateur comprennent les six catégories suivantes :

• Contact du noyau avec la cuve ou les structures de serrage :
  Lors de l'installation, les boulons de transport sur le couvercle de la cuve peuvent ne pas être retournés ou retirés, ce qui fait que le noyau touche la cuve. D'autres cas incluent les plaques de serrage de branches en contact avec les branches du noyau, des feuilles de silicium tordues en contact avec les plaques de serrage, une isolation en papier tombée entre les pieds inférieurs de serrage et le joug permettant le contact avec les feuilles, ou des embases de thermomètres trop longues en contact avec les serre-joints, les jougs ou les colonnes de noyau. Manchons d'acier trop longs sur les boulons traversants court-circuitant les feuilles de silicium.
• Objets étrangers dans la cuve causant des courts-circuits localisés dans le noyau :Par exemple, un transformateur de puissance 31,500/110 kV dans une sous-station du Shanxi a été trouvé avec une poignée de tournevis coincée entre le serre-joint et le joug lors du levage du capot. Un autre transformateur de 60,000/220 kV a été trouvé contenant un fil de cuivre de 120 mm.
• Humidité ou dommages à l'isolation du noyau :La boue accumulée et l'humidité au fond réduisent la résistance d'isolation. La détérioration ou l'intrusion d'humidité dans l'isolation des serre-joints, des patins ou des boîtes de noyau (carton ou blocs de bois) peut conduire à une mise à la terre multipoint à haute résistance.
• Paliers usés dans les pompes immergées :Des particules métalliques pénètrent dans la cuve, s'accumulent au fond, et, sous l'effet des forces électromagnétiques, forment des ponts conducteurs entre le joug inférieur du noyau et les patins ou le fond de la cuve, provoquant une mise à la terre multipoint.
• Mauvaise opération et maintenance, comme l'absence d'inspections programmées.

2.1 Méthodes de Test pour les Défauts de Noyau

• Si la résistance est comprise entre 200 et 400 Ω : une mise à la terre à haute résistance est présente ; le transformateur nécessite une réparation.
• Si la résistance est supérieure à 1 000 Ω : le courant de mise à la terre est faible et difficile à éliminer ; l’appareil peut continuer à fonctionner avec une surveillance en ligne périodique (pince ampèremétrique ou DGA).
• Si la résistance est comprise entre 1 et 2 Ω : une mise à la terre métallique est confirmée ; une action corrective immédiate est obligatoire.

2.2 Méthodes de traitement des mises à la terre multipoints

• Pour les transformateurs avec des conducteurs de mise à la terre externes, une résistance peut être insérée en série dans le circuit de mise à la terre pour limiter le courant de défaut—il s'agit uniquement d'une mesure d'urgence temporaire.
• Si la panne est causée par des objets métalliques étrangers, l'inspection par levage du capot identifie généralement le problème.
• Pour les pannes causées par des bavures ou des accumulations de poudre métallique, les méthodes de réparation efficaces comprennent les techniques d'impulsion de décharge de condensateur, d'arc alternatif ou d'impulsion de courant élevé.

• Le noyau doit être plat, avec un revêtement d'isolation intact, des feuilles superposées serrées, et sans soulèvement ni ondulation aux bords. Les surfaces doivent être exemptes de résidus d'huile et de contaminants ; pas de courts-circuits inter-lames ni de pontage ; les espaces entre les joints doivent répondre aux spécifications.
• Le noyau doit maintenir une bonne isolation par rapport aux serre-joints supérieurs/inférieurs, aux fers carrés, aux plaques de pression et aux plaques de base.
• Un espace uniforme et visible doit exister entre les plaques de pression en acier et le noyau. Les plaques de pression isolantes doivent être intactes—sans fissures ni dommages—et correctement serrées.
• Les plaques de pression en acier ne doivent pas former une boucle fermée et doivent avoir exactement un point de mise à la terre.
• Après avoir déconnecté le lien entre le serre-joint supérieur et le noyau, et entre la plaque de pression en acier et le serre-joint supérieur, mesurez la résistance d'isolation entre le noyau/serre-joints et le noyau/plaques de pression. Les résultats ne doivent pas montrer de changement significatif par rapport aux données historiques.
• Les boulons doivent être serrés ; les tiges de pression positive/négative et les écrous de blocage sur les serre-joints doivent être sécurisés, en bon contact avec les rondelles isolantes, et ne présenter aucun signe de décharge ou de brûlure. Les tiges négatives doivent maintenir une clairance suffisante par rapport au serre-joint supérieur.
• Les boulons traversants doivent être serrés, avec une résistance d'isolation cohérente avec les résultats des tests historiques.
• Les passages d'huile doivent être dégagés ; les entretoises de canaux d'huile doivent être bien rangées, sans tomber ou obstruer le flux.
• Le noyau ne doit avoir qu'un seul point de mise à la terre. La sangle de mise à la terre doit être en cuivre rouge, d'une épaisseur de 0,5 mm et d'une largeur ≥30 mm, insérée dans 3–4 feuilles de noyau. Pour les grands transformateurs, la profondeur d'insertion doit être ≥80 mm. Les parties exposées doivent être isolées pour éviter les courts-circuits du noyau.
• La structure de mise à la terre doit être mécaniquement robuste, bien isolée, non bouclée et sans contact avec le noyau.
• L'isolation doit être en bon état, et la mise à la terre fiable.