Quelles sont les causes des pannes des transformateurs de tension ferromagnétiques dans les centrales électriques d'énergies nouvelles ?
Par Felix, 15 ans dans l'industrie électrique
Bonjour à tous, je suis Felix, et je travaille dans l'industrie électrique depuis 15 ans.
De ma première implication dans la mise en service et la maintenance des postes électriques traditionnels jusqu'à la gestion actuelle des opérations de systèmes électriques pour plusieurs projets d'énergie photovoltaïque et éolienne, l'un des dispositifs que je rencontre le plus souvent est le transformateur de tension électromagnétique (PT).
L'autre jour, un opérateur de quart d'une centrale d'énergie nouvelle m'a demandé :
“Nous avons un transformateur de tension électromagnétique qui chauffe constamment, fait des bruits bizarres et parfois même provoque des dysfonctionnements de protection. Que se passe-t-il ?”
C'est un problème très courant, surtout dans les centrales d'énergie nouvelle. En tant que composant clé de mesure et de protection, une fois qu'un PT tombe en panne, cela peut causer des erreurs de comptage, des déclenchements complets ou même des dommages aux équipements.
Aujourd'hui, je veux parler de :
Quels sont les défauts courants des transformateurs de tension électromagnétiques ? Pourquoi se produisent-ils ? Et comment les diagnostiquer ?
Pas de terminologie complexe — seulement des situations réelles que j'ai rencontrées au fil des années. Jetons un coup d'œil à ce qui cloche souvent avec cet "vieux ami".
1. Qu'est-ce qu'un transformateur de tension électromagnétique ?
Commençons par un aperçu rapide de sa fonction de base.
Un transformateur de tension électromagnétique, également connu sous le nom de VT ou PT, est essentiellement un transformateur à basse tension qui convertit une haute tension en une tension standard basse (généralement 100V ou 110V), utilisée par les instruments de mesure et les systèmes de protection par relais.
Sa structure est relativement simple : l'enroulement primaire a de nombreux spires et un fil fin, connecté au côté haute tension ; l'enroulement secondaire a moins de spires et un fil plus épais, connecté au circuit de commande.
Cependant, en raison de cette caractéristique structurelle, il est facilement affecté par les conditions de fonctionnement, les variations de charge et les phénomènes de résonance.
2. Défauts courants et analyse des causes racines
Sur la base de mon expérience de 15 ans sur le terrain, les types de défauts les plus courants incluent :
Défaut 1 : Chauffage anormal ou même fumée/incendie
C'est l'un des problèmes les plus dangereux — il peut entraîner une dégradation de l'isolation ou même un incendie.
Causes possibles :
Court-circuit ou surcharge secondaire (par exemple, plusieurs dispositifs de protection connectés en parallèle sans vérification de capacité) ;
Saturation du noyau (surtout pendant la ferro-résonance) ;
Vieillissement de l'isolation ou infiltration d'humidité ;
Bornes desserrées causant une résistance de contact élevée et un chauffage localisé.
Cas réel :
Une fois, j'ai trouvé un PT qui chauffait fortement dans une station d'élévation PV — la thermographie infrarouge a montré des températures supérieures à 120°C. Après démontage, nous avons découvert que l'isolation de l'enroulement secondaire avait brûlé. La cause était une condition de circuit ouvert due à un disjoncteur secondaire déconnecté tout en étant toujours connecté à un compteur à haute impédance.
Conseils :
Ne laissez jamais le secondaire du PT en circuit ouvert — bien que moins dangereux que les CT, cela peut encore causer des distorsions de tension et des erreurs de mesure ;
Utilisez régulièrement la thermographie infrarouge pour vérifier les températures des bornes et du boîtier ;
Si un chauffage anormal est détecté, arrêtez immédiatement pour inspection.
Défaut 2 : Ferro-résonance causant des fluctuations de tension
C'est l'un des problèmes les plus négligés mais dangereux dans les centrales d'énergie nouvelle.
Symptômes :
Tension triphasée déséquilibrée ;
Tension fluctuant en haut et en bas avec un bruit de bourdonnement ;
Dysfonctionnements de protection ou fausses manœuvres ;
Parfois, des signaux faux de terre apparaissent.
Cause racine :
Dans les systèmes non mis à la terre ou mis à la terre par bobine d'extinction, lorsque la capacité ligne-terre s'associe à l'inductance d'excitation du PT sous certaines conditions, la ferro-résonance peut se produire ;
Elle est souvent déclenchée lors de la commutation de disjoncteurs, d'une perte soudaine de tension ou d'une mise à la terre monophasée.
Cas réel :
Dans un parc éolien, chaque fois que le transformateur principal était alimenté, le PT émettait un bruit de bourdonnement, et la tension de la barre fluctuait fortement, déclenchant même incorrectement le commutateur de secours. Après enquête, il s'est avéré que c'était dû à la ferro-résonance. L'installation d'une résistance d'amortissement dans le delta ouvert a résolu le problème.
Suggestions de prévention :
Installez des dispositifs anti-résonance (comme des résistances en delta ouvert ou des suppresseurs à microprocesseur) ;
Utilisez des PT de type anti-résonance (comme la série JDZXW) ;
Optimisez le mode de fonctionnement pour éviter une opération non pleinement triphasée à long terme ;
Pendant les arrêts de maintenance, effectuez des tests de courbe magnétique pour évaluer la tendance à la saturation du noyau.
Défaut 3 : Tension secondaire faible ou nulle
Ces problèmes affectent souvent la logique de comptage et de protection, et sont parfois confondus avec des pannes d'autres dispositifs.
Causes possibles :
Fusible primaire fondu (souvent après des coups de foudre ou des surtensions) ;
Fusible secondaire fondu ou disjoncteur automatique sauté ;
Polarité ou rapport incorrect ;
Courts-circuits entre spires internes ;
Connexions de bornes oxydées ou desserrées.
Cas réel :
Dans une station PV, le SCADA a montré une tension de barre anormalement basse. Une inspection sur site a révélé que le fusible primaire du PT avait fondu. Son remplacement a restauré le fonctionnement normal. Une analyse ultérieure a montré qu'il était causé par une surtension due à un coup de foudre à proximité.
Étapes de diagnostic :
Vérifiez d'abord les fusibles et les disjoncteurs ;
Mesurez les tensions primaire et secondaire pour la cohérence ;
Vérifiez le câblage et la polarité ;
Effectuez un test de rapport et un test de résistance d'isolement si nécessaire.
Défaut 4 : Décharge interne ou rupture d'isolation
Cela se produit généralement dans des environnements humides ou fortement pollués, en particulier dans les zones côtières ou à haute altitude.
Symptômes :
Odeur de brûlé ou marques de décharge visibles sur le boîtier ;
Bruits de crépitement pendant le fonctionnement ;
Résistance d'isolement réduite ;
Dans les cas graves, explosion ou déclenchement se produit.
Causes possibles :
Infiltration d'humidité causant la dégradation de l'isolation ;
Accumulation de saleté ou de poussière réduisant la distance de reptation ;
Surcharge à long terme ou effets harmoniques ;
Défauts de fabrication ou dommages de transport.
Cas réel :
Un PT installé près de la côte a déclenché à plusieurs reprises pendant la saison des pluies. L'inspection a révélé des signes clairs de décharge interne — la cause racine était un mauvais scellement permettant l'infiltration d'humidité.
Contre-mesures :
Augmentez la classe de protection (IP54 ou plus) ;
Installez des déshumidificateurs ou des chauffages ;
Nettoyage et séchage réguliers ;
Effectuez des tests d'isolement et de décharge partielle avant la mise en service.
Défaut 5 : Erreur humaine ou erreurs de câblage
L'erreur humaine reste une cause majeure de nombreux incidents.
Erreurs courantes :
Manipulation d'interrupteurs sous charge secondaire ;
Polarité inversée causant une mesure incorrecte ou un jugement erroné de protection ;
Retrait accidentel des fils de terre conduisant à des potentiels flottants ;
Travaux sous tension sans mesures de sécurité appropriées.
Cas réel :
Un nouveau technicien a remplacé un fusible secondaire de PT sans déconnecter l'alimentation, causant un court-circuit — le porte-fusible a brûlé et a presque causé des blessures.
Points clés :
Renforcez la formation et standardisez les procédures ;
Étiquetez clairement les câbles pour éviter les erreurs ;
Appliquez les procédures de verrouillage et d'étiquetage pour éliminer les travaux sous tension ;
Assurez-vous d'une mise à la terre unique de tous les circuits secondaires de PT.
3. Mes suggestions et résumé de mon expérience sur le terrain
En tant que vétéran de 15 ans dans le domaine électrique, je dis toujours :
“Bien que petit, le transformateur de tension électromagnétique joue un rôle critique dans la mesure, le comptage et la protection.”
Il peut ne pas être aussi visible qu'un disjoncteur ou aussi grand qu'un transformateur, mais une fois qu'il tombe en panne, il peut déclencher une réaction en chaîne.
Voici donc mes recommandations :
Pour l'exploitation et la maintenance quotidiennes :
Inspections régulières — écoutez les bruits inhabituels, sentez l'odeur de brûlé et mesurez la température ;
Vérifiez les fusibles, les disjoncteurs et l'intégrité de la mise à la terre ;
Enregistrez les données opérationnelles et comparez-les avec les tendances historiques ;
Augmentez la fréquence des inspections avant et après les saisons d'orages.
Pour le diagnostic de panne :
Priorisez les vérifications des circuits secondaires et des fusibles ;
Utilisez des multimètres pour vérifier les niveaux de tension ;
Effectuez des tests de résistance d'isolement, de rapport et de caractéristiques d'excitation si nécessaire ;
Prenez des mesures immédiates pour supprimer la résonance si suspectée.
Pour la sélection de l'équipement :
Prenez en compte les facteurs environnementaux (humidité, altitude, brouillard salin) ;
Préférez les PT anti-résonance ;
Choisissez une capacité nominale appropriée pour éviter une surcharge à long terme ;
Laissez de la place pour la redondance pour soutenir les futures expansions.
4. Pensées finales
Bien que structuralement simple, les transformateurs de tension électromagnétiques jouent un rôle vital dans les centrales d'énergie nouvelle.
Ils agissent comme les "yeux" du système électrique, nous indiquant exactement combien la tension est "haute".
Après 15 ans sur le terrain, je crois fermement :
“Les détails déterminent le succès ou l'échec. La sécurité prime sur tout.”
Si vous êtes confronté à des problèmes complexes de PT sur site, n'hésitez pas à me contacter — je serai ravi de partager plus d'expériences pratiques et de méthodes de diagnostic.
Que chaque PT fonctionne de manière stable, gardant notre réseau sûr et intelligent !
— Felix
