Comment diagnostiquer et éliminer les défauts de mise à la terre du noyau de transformateur

Les enroulements et le noyau d'un transformateur sont les composants principaux responsables de la transmission et de la transformation de l'énergie électromagnétique. Assurer leur fonctionnement fiable est une préoccupation majeure. Les données statistiques montrent que les problèmes liés au noyau représentent la troisième cause la plus fréquente des pannes de transformateurs. Les fabricants ont accordé une attention croissante aux défauts du noyau et ont mis en œuvre des améliorations techniques concernant le raccordement fiable à la terre du noyau, la surveillance du raccordement à la terre du noyau et l'assurance d'un raccordement à la terre en un seul point. Les départements d'exploitation ont également accordé une grande importance à la détection et à l'identification des défauts du noyau. Néanmoins, les défauts du noyau dans les transformateurs se produisent encore fréquemment, principalement en raison d'un raccordement à la terre en plusieurs points et d'un mauvais raccordement à la terre du noyau. Cet article présente les méthodes de diagnostic et de traitement de ces deux types de défauts.

1.Élimination des défauts de raccordement à la terre en plusieurs points

1.1 Mesures temporaires lorsque le transformateur ne peut pas être mis hors service

• S'il existe un conducteur de raccordement à la terre externe et que le courant de défaut est relativement important, le fil de mise à la terre peut être temporairement déconnecté pendant l'exploitation. Cependant, une surveillance attentive est essentielle pour éviter que le noyau ne développe un potentiel flottant après la disparition du point de défaut.

• Si le défaut de raccordement à la terre en plusieurs points est instable, un résistor variable (rhumostat) peut être inséré dans le circuit de raccordement à la terre de travail pour limiter le courant à moins de 1 A. La valeur de la résistance est déterminée en divisant la tension mesurée sur le fil de raccordement à la terre normal ouvert par le courant qui circule dans le fil de raccordement à la terre.

• L'analyse chromatographique doit être utilisée pour surveiller le taux de production de gaz au niveau du défaut.

• Après avoir localisé précisément le point de défaut par des mesures, si celui-ci ne peut pas être réparé directement, la sangle de raccordement à la terre normale du noyau peut être déplacée à la même position que le point de défaut pour réduire considérablement les courants de circulation.

1.2 Mesures de maintenance approfondies

Une fois que la surveillance confirme un défaut de raccordement à la terre en plusieurs points, les transformateurs qui peuvent être arrêtés doivent être rapidement déchargés et entièrement réparés pour éliminer complètement le défaut. Des méthodes de maintenance appropriées doivent être choisies en fonction du type et de la cause du raccordement à la terre en plusieurs points. Cependant, dans certains cas, même après l'arrêt et le retrait du noyau, le point de défaut ne peut pas être trouvé. Pour localiser précisément le point de mise à la terre sur place, les méthodes suivantes peuvent être utilisées :

• Méthode DC : Déconnectez la sangle de liaison entre le noyau et le cadre de serrage. Appliquez une tension continue de 6 V sur les laminations d'acier silicium de chaque côté de la joue. Ensuite, utilisez un voltmètre continu pour mesurer séquentiellement la tension entre les laminations adjacentes. L'emplacement où la tension est nulle ou change de polarité indique le point de mise à la terre du défaut.

• Méthode AC : Appliquez une tension alternative de 220-380 V à l'enroulement basse tension, établissant un flux magnétique dans le noyau. Avec la sangle de liaison noyau-cadre déconnectée, utilisez un milliampèremètre pour détecter le courant qui indique un défaut de raccordement à la terre en plusieurs points. Déplacez la sonde du milliampèremètre le long de chaque niveau de lamination de la joue ; le point où le courant tombe à zéro est l'emplacement du défaut.

2. Phénomènes anormaux causés par un raccordement à la terre en plusieurs points

• Des courants de Foucault sont induits dans le noyau, augmentant les pertes du noyau et provoquant un surchauffage localisé.

• Si un raccordement à la terre en plusieurs points grave reste non traité pendant une longue période, l'exploitation continue surchauffera l'huile et les enroulements, vieillissant progressivement l'isolation papier-huile. Cela peut causer la dégradation et le décollement du revêtement d'isolation inter-laminé, conduisant à un surchauffage plus grave du noyau et finalement à sa combustion.

• Un raccordement à la terre en plusieurs points prolongé dégrade l'huile isolante des transformateurs immergés, produisant des gaz inflammables qui peuvent déclencher le relais Buchholz (relais à gaz).

• La surchauffe du noyau peut carboniser les blocs de bois et les composants de serrage à l'intérieur du bac du transformateur.

• Un raccordement à la terre en plusieurs points grave peut brûler le conducteur de mise à la terre, entraînant la perte du raccordement à la terre en un seul point normal du transformateur, ce qui est une condition extrêmement dangereuse.

• Le raccordement à la terre en plusieurs points peut également provoquer des phénomènes de décharge partielle.

3. Raison pour laquelle le noyau doit être mis à la terre en un seul point pendant l'exploitation normale

Pendant l'exploitation normale, un champ électrique existe entre les enroulements sous tension et le bac du transformateur. Le noyau et les autres parties métalliques sont situés dans ce champ. En raison d'une répartition inégale de la capacité et de champs de force variables, si le noyau n'est pas fiablement mis à la terre, des phénomènes de charge-décharge se produiront, endommageant à la fois l'isolation solide et l'huile. Par conséquent, le noyau doit être mis à la terre en exactement un seul point.

Le noyau est composé de laminations d'acier silicium. Pour réduire les courants de Foucault, chaque lamination est isolée des autres par une petite résistance (typiquement seulement quelques ohms à plusieurs dizaines d'ohms). Cependant, en raison d'une très haute capacité inter-laminé, les laminations agissent comme un chemin conducteur sous des champs électriques alternatifs. Ainsi, le raccordement à la terre du noyau en un seul point suffit pour clouer toute la pile au potentiel de la terre.

Si le noyau ou ses composants métalliques ont deux points de raccordement à la terre ou plus (raccordement à la terre en plusieurs points), une boucle fermée est formée entre ces points. Cette boucle relie une partie du flux magnétique, induisant une force électromotrice et des courants de circulation, qui provoquent un surchauffage localisé et peuvent même brûler le noyau.

Seul le raccordement à la terre en un seul point du noyau du transformateur constitue un raccordement à la terre fiable et normal - c'est-à-dire que le noyau doit être mis à la terre, et il doit être mis à la terre en exactement un seul point.

Les pannes principales sont principalement causées par deux facteurs : (1) des pratiques de construction médiocres entraînant des courts-circuits, et (2) des accessoires ou des facteurs externes provoquant un multi-point de mise à la terre.