Transformateurs de puissance Résistance d'isolement et analyse des pertes diélectriques

1 Introduction

Les transformateurs de puissance sont parmi les équipements les plus critiques dans les systèmes électriques, et il est essentiel de maximiser la prévention et de minimiser l'occurrence des pannes et accidents de transformateurs. Les pannes d'isolation de divers types représentent plus de 85% de tous les accidents de transformateurs. Par conséquent, pour assurer un fonctionnement sûr des transformateurs, des tests d'isolation réguliers sont nécessaires pour détecter à l'avance les défauts d'isolation et traiter rapidement les dangers potentiels d'accidents. Au cours de ma carrière, j'ai souvent participé aux travaux de test de transformateurs, accumulant une connaissance étendue dans ce domaine. Cet article fournit une introduction détaillée au test d'isolation complet des transformateurs et aux conditions d'isolation reflétées par les résultats des tests.

2 Mesure de la résistance d'isolation et du rapport d'absorption

2.1 Mesure de la résistance d'isolation

Lors de la mesure, un mégohmmètre doit être utilisé conformément aux spécifications standard pour mesurer séquentiellement la résistance d'isolation entre chaque enroulement de transformateur et le sol, ainsi qu'entre les enroulements. Les bornes de l'enroulement sous test doivent être court-circuitées, tandis que les bornes des enroulements non testés doivent toutes être court-circuitées et mises à la terre. Les emplacements de mesure et la séquence doivent suivre le tableau ci-dessous.

Lors de la comparaison des valeurs de résistance d'isolation, elles doivent être converties à la même température en utilisant l'expression mathématique suivante :

Dans la formule :

R1 représente la valeur de résistance d'isolation (en mégohms) mesurée à la température t1

R2 représente la valeur de résistance d'isolation (en mégohms) calculée à la température t2

Les valeurs de résistance d'isolation mesurées sont principalement jugées en comparant les résultats successifs des mesures de chaque enroulement. Comparées aux résultats des tests précédents, il ne devrait y avoir aucune modification significative, généralement pas inférieure à 70 % de la valeur précédente. Lors des essais de mise en service, la valeur devrait généralement ne pas être inférieure à 70 % de la valeur du test d'usine (à la même température).

En l'absence de valeurs de référence, la norme pour les valeurs de résistance d'isolation est généralement comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

2.2 Mesure du rapport d'absorption et de l'indice de polarisation

Le rapport d'absorption est le rapport des valeurs de résistance d'isolement mesurées avec un mégohmmètre à 60 secondes et 15 secondes après l'application de la tension. Le rapport d'absorption est très sensible à l'humidité dans l'isolation. Lorsque la température se situe entre 10°C et 30°C, le rapport d'absorption ne doit pas être inférieur à 1,3.

Pour les transformateurs de 220kV et au-dessus ou de 120MVA et au-dessus, l'indice de polarisation doit être mesuré. Cet indice est le rapport des lectures prises à dix minutes et une minute, l'indice de polarisation ne devant pas être inférieur à 1,5.

La mesure de la résistance d'isolement et du rapport d'absorption est une méthode simple et universelle pour vérifier l'état de l'isolation des transformateurs. Ce test peut détecter efficacement l'humidité de l'isolation et les défauts locaux, tels que les bouchons en porcelaine fissurés, les conducteurs mis à la terre, etc. Si la résistance d'isolement mesurée et le rapport d'absorption ne répondent pas aux valeurs spécifiées, certains défauts de ces types existent certainement dans l'isolation.

3 Test de courant de fuite

Lors des tests, un générateur de haute tension continue et un microampèremètre sont utilisés. Les points d'application de la tension sont indiqués dans le tableau suivant :

Les normes d'application de la tension d'essai sont présentées dans le tableau suivant.

Après avoir augmenté la tension à la tension d'essai, lisez le courant continu passant par l'enroulement testé après une minute ; cette valeur est le courant de fuite mesuré.

L'essai du courant de fuite mesure essentiellement la résistance d'isolement. Cependant, en raison de l'utilisation d'une tension continue plus élevée pour mesurer les courants de fuite, il peut révéler des défauts d'isolation que un mégohmmètre ne peut pas détecter, tels que des défauts de claquage partiel dans les transformateurs et des défauts de bouchons de plomb. Lors de l'analyse et du jugement des résultats de mesure, les comparaisons sont principalement faites avec des transformateurs similaires et entre différents enroulements, ainsi qu'avec les résultats des tests des années précédentes, sans changements significatifs attendus. Si les valeurs augmentent d'année en année, il faut prêter attention car cela indique souvent une dégradation progressive de l'isolation. Si il y a une augmentation soudaine par rapport aux années précédentes, cela peut indiquer des défauts graves nécessitant une enquête.

4 Mesure de la Tangente de l'Angle de Perte Diélectrique

Comme le boîtier du transformateur est directement mis à la terre, le pont AC QS1 avec câblage inverse est utilisé pour mesurer la tangente de l'angle de perte diélectrique. Les emplacements de mesure sont comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

Note : Le contenu réel du tableau n'a pas été fourni dans le texte, donc il est mentionné ici en termes généraux. Si vous avez des détails ou des données spécifiques pour le tableau, ceux-ci pourraient être inclus dans la traduction pour plus de précision.

Cette traduction couvre la procédure technique pour tester l'angle de perte diélectrique et la logique derrière l'utilisation de certains équipements en raison des considérations de mise à la terre. Elle reflète également l'importance de comparer les résultats actuels des tests avec les données historiques pour identifier d'éventuels problèmes au sein du système d'isolation du transformateur.

Lors de la mesure, les deux bornes du bobinage en test doivent être court-circuitées, tandis que tous les autres bobinages non testés doivent être court-circuités et mis à la terre. Cela empêche les erreurs de mesure causées par l'inductance des bobinages.

Les valeurs standard de la tangente de l'angle de perte diélectrique de l'isolation des enroulements de transformateur (à 20°C) sont indiquées dans le tableau suivant :

La tangente de l'angle de perte diélectrique ne doit pas présenter de changements significatifs par rapport aux valeurs historiques (généralement n'excédant pas 30%). La tension d'essai est de 10 kV lorsque la tension du bobinage est de 10 kV ou plus, et est égale à la tension nominale (Un) lorsque la tension du bobinage est inférieure à 10 kV.

Lors de la mesure, la tangente de l'angle de perte diélectrique doit être convertie à la même température en utilisant l'expression mathématique suivante :

Dans la formule :

tgδ1 et tgδ2 représentent les valeurs de tan delta aux températures t1 et t2, respectivement.

La mesure de la tangente de l'angle de perte diélectrique de l'isolation du bobinage du transformateur est principalement utilisée pour vérifier l'intrusion d'humidité dans le transformateur, le vieillissement de l'isolation, la dégradation de l'huile, l'accumulation de boues sur l'isolation et des défauts locaux graves. Si la tangente de l'angle de perte diélectrique mesurée ne répond pas aux valeurs spécifiées, certains des défauts mentionnés ci-dessus existent certainement dans l'isolation.

5 Essai de tenue à la tension alternative sinusoïdale

Les équipements nécessaires pour l'essai de tenue à la tension alternative sinusoïdale comprennent généralement un transformateur d'essai, un régulateur de tension, un voltmètre électrostatique haute tension et un gap sphérique. Lorsque nécessaire, un ampmètre alternatif et une résistance d'eau peuvent également être connectés en série du côté haute tension. Pendant l'essai, l'équipement d'essai doit être correctement sélectionné en fonction de la tension d'essai et des exigences de capacité de l'échantillon à tester.