Quelles sont les réglementations et les précautions opérationnelles pour la régulation de tension des transformateurs à dérivation sous charge ?
Le changement de rapport sous charge est une méthode de régulation de la tension qui permet à un transformateur d'ajuster sa tension de sortie en changeant les positions de prises alors qu'il fonctionne sous charge. Les composants de commutation électroniques de puissance offrent des avantages tels que la capacité de s'allumer et de s'éteindre fréquemment, une opération sans étincelles et une longue durée de vie, ce qui les rend adaptés pour être utilisés comme changeurs de rapports sous charge dans les transformateurs de distribution. Cet article introduit d'abord les règles opérationnelles pour les transformateurs avec changement de rapports sous charge, explique ensuite leurs méthodes de régulation de la tension et termine par les précautions clés pour les opérations de changement de rapports sous charge. Veuillez poursuivre la lecture avec l'éditeur pour obtenir des informations détaillées.
1.Règles opérationnelles pour les transformateurs avec changement de rapports sous charge
Lors de l'exploitation d'un transformateur avec changement de rapports sous charge, un second changement de rapport ne doit pas être initié avant que le premier changement de rapport ne soit complètement terminé. Les variations de tension, de courant et d'autres paramètres doivent être surveillées de près pendant le processus.
Chaque opération de changement de rapport doit être enregistrée dans le carnet de bord du changement de rapports du transformateur principal, y compris l'heure de l'opération, la position de la prise et le nombre cumulatif d'opérations. Des enregistrements doivent également être maintenus pour tous les événements de mise en service/décommissionnement, tests, activités de maintenance, défauts et gestion des pannes.
La maintenance du changeur de rapports sous charge doit suivre les spécifications du fabricant. En l'absence de telles spécifications, les directives suivantes peuvent être appliquées :
Des échantillons d'huile du compartiment du changeur de rapports doivent être testés après 6 à 12 mois de fonctionnement ou après 2 000 à 4 000 opérations de commutation.
Pour les nouveaux changeurs de rapports installés, le mécanisme de commutation doit être sorti pour inspection après 1 à 2 ans de service ou après 5 000 opérations. Les intervalles d'inspection ultérieurs peuvent être déterminés en fonction des conditions réelles d'exploitation.
L'huile isolante dans le compartiment du changeur de rapports doit être remplacée après 5 000 à 10 000 opérations ou lorsque la tension de rupture de l'huile tombe en dessous de 25 kV.
Pour les changeurs de rapports sous charge qui n'ont pas été utilisés ou déplacés pendant une longue période, un cycle complet d'opération entre les positions de prise les plus hautes et les plus basses doit être effectué chaque fois qu'une opportunité de coupure de courant se présente.
2.Situations où le changement de rapports sous charge est interdit :
Lorsque le transformateur fonctionne en surcharge (sauf dans des circonstances particulières).
Lorsque le relais de gaz léger du dispositif de changement de rapports sous charge a été déclenché et a émis une alarme.
Lorsque la résistance diélectrique de l'huile isolante du dispositif de changement de rapports n'est pas conforme ou que l'indicateur de niveau d'huile montre qu'il n'y a pas d'huile.
Lorsque le nombre de changements de rapports a dépassé la limite spécifiée.
Lorsque des anomalies se produisent dans le dispositif de changement de rapports.
Lorsque la charge dépasse 80 % de la capacité nominale, l'opération du changeur de rapports sous charge est interdite.
3.Méthodes de régulation de la tension pour les transformateurs avec changement de rapports sous charge
3.1 Méthode de rétrofit "Boots-On"
L'approche "boots-on" consiste à ouvrir le point neutre des enroulements triphasés haute tension du transformateur principal et à insérer des enroulements de régulation en série provenant d'un transformateur de compensation. Le côté basse tension du transformateur principal est connecté en parallèle avec l'enroulement d'excitation du transformateur de compensation pour réaliser la régulation de la tension sous charge. Cette méthode repose sur le principe de superposition de tensions : le compensateur, grâce à un changeur de rapports sous charge, maintient la tension de l'enroulement haute tension du transformateur principal dans sa plage nominale.
Dans cette configuration, le compensateur ne subit que la tension du point neutre ou la tension de prise N (par exemple, 2×OU1), nécessitant un niveau d'isolation relativement faible. Lorsque le point neutre du transformateur fonctionne en terre solide, un niveau d'isolation de 35 kV est suffisant (nous concevons et fabriquons pour 40 kV), bien que des niveaux plus élevés puissent être adoptés en fonction des exigences opérationnelles spécifiques. Cette méthode nécessite seulement un transformateur de compensation supplémentaire au point neutre, entraînant des coûts de rétrofit bas. Les modifications sur le terrain impliquant le câble du point neutre peuvent être réalisées en un jour de travail. Si intégrées à une grande révision du transformateur, elles n'ajoutent pratiquement pas de temps d'arrêt supplémentaire.
Cette méthode est appropriée lorsque les fluctuations de tension dépassent la plage réalisable par les changeurs de rapports hors charge - c'est-à-dire même lorsque le changeur de rapports hors charge est à sa position la plus haute ou la plus basse, la tension ne répond toujours pas aux normes. Nos transformateurs avec changement de rapports sous charge au point neutre offrent une large plage de régulation de ±12% U₁ₙ. Utilisé en conjonction avec le changeur de rapports hors charge original, la fenêtre de régulation effective peut être décalée vers le haut ou vers le bas de manière plus flexible pour répondre aux besoins réels et améliorer la capacité de sortie du transformateur principal. La plage de régulation requise peut être personnalisée en fonction des conditions sur site, rendant cette solution adaptable à des transformateurs de tous les niveaux de tension. Nous avons réussi à rétrofiter quatre transformateurs principaux en utilisant cette approche. Cependant, cette méthode nécessite un espace supplémentaire pour un transformateur supplémentaire et un câblage primaire légèrement plus complexe. Néanmoins, compte tenu de la courte durée du rétrofit et de l'économie de coûts, elle reste une solution économique et raisonnable.
3.2 Méthode de rétrofit "Backpack"
La méthode "backpack" est une approche de rétrofit plus économique et pratique lorsque la plage du changeur de rapports hors charge existant répond déjà aux exigences locales de fluctuation de tension. Elle consiste à déconnecter les câbles de prise du changeur de rapports hors charge original, à retirer l'interrupteur et à installer un changeur de rapports sous charge de type pont ou linéaire à la place, avec les câbles de prise originaux redirigés vers le nouveau changeur de rapports sous charge.
Cette rénovation peut être réalisée dans le cadre d'un cycle de maintenance majeur. Les travaux essentiels (tels que le retrait du couvercle du réservoir ou la levée du noyau) ne prennent qu'un jour et peuvent être synchronisés avec les inspections de routine du noyau ; le réservoir ou le boîtier est modifié simultanément. Le défi critique consiste à terminer l'ensemble de la rénovation en un jour sans exposer le noyau à l'humidité, car tout retard prolongerait l'interruption et augmenterait les coûts.
De plus, comme les transformateurs d'origine n'incluent rarement des canaux de routage de connexions dédiés pour de telles rénovations, des mesures spéciales doivent être prises pour garantir des distances d'isolement appropriées pour tous les types de transformateurs et maintenir la facilité de maintenance future (c'est-à-dire préserver les procédures d'origine de levage du capot/noyau). Nous avons mené des recherches approfondies sur cette méthode, développé des équipements spécialisés et établi un plan de construction complet et pratique. À ce jour, nous avons réussi à mettre en œuvre cette méthode sur cinq transformateurs, atteignant tous les résultats attendus - confirmant ainsi sa nature économique et simple en tant que solution de rénovation.
4. Précautions pour les opérations de changement de rapport sous charge
Les changements de rapport doivent être effectués étape par étape, avec une surveillance attentive de la position du rapport, de la tension et du courant. Après chaque ajustement monostep, attendez au moins 1 minute avant de passer à l'étape suivante.
Pour les bancs de transformateurs monophasés ou les transformateurs triphasés avec des changeurs de rapport sous charge séparés par phase, une opération électrique synchrone triphasée est requise ; l'opération individuelle par phase est généralement interdite.
Lorsque deux transformateurs avec changeur de rapport sous charge fonctionnent en parallèle :
Les changements de rapport sont autorisés uniquement lorsque le courant de charge est égal ou inférieur à 85 % du courant nominal du transformateur.
N'effectuez pas deux changements de rapport consécutifs sur un seul transformateur ; terminez l'ajustement d'un transformateur avant d'opérer l'autre.
Après chaque changement de rapport, vérifiez la tension et le courant pour éviter toute mauvaise manipulation et surcharge.
Lors des opérations d'augmentation de tension, ajustez d'abord le transformateur ayant le courant de charge le plus faible, suivi de celui ayant le courant de charge le plus élevé, afin de minimiser les courants circulants. L'ordre inverse s'applique pour les opérations de diminution de tension.
Après l'achèvement, vérifiez la magnitude et la répartition du courant entre les deux transformateurs parallèles.
Lorsqu'un transformateur avec changeur de rapport sous charge fonctionne en parallèle avec un transformateur de changement de rapport hors charge (hors circuit), la position du rapport du transformateur sous charge doit être maintenue aussi proche que possible de celle du transformateur hors circuit.
Le nombre maximum de changements de rapport autorisés par jour est le suivant :
30 fois pour les transformateurs de 35 kV,
20 fois pour les transformateurs de 110 kV,
10 fois pour les transformateurs de 220 kV.
Avant chaque changement de rapport, vérifiez que la différence entre la tension du système et la tension nominale du rapport est conforme aux exigences réglementaires.
Chaque opération de changement de rapport doit être dûment documentée dans le registre des opérations du changeur de rapport sous charge, comme requis.
