I. Cause Principale de la Dommage : Impact Électrodynamique (Conformément à GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
La cause directe de l'effondrement des extrémités d'enroulement haute tension est l'impact électrodynamique instantané induit par le courant de court-circuit. Lorsqu'une panne de raccordement à la terre monophasée se produit dans le système (comme une surtension due à la foudre, une rupture d'isolation, etc.), le transformateur de raccordement à la terre, en tant que chemin du courant de défaut, subit des courants de court-circuit de grande amplitude et à taux de montée rapide. Selon la loi de Laplace, les conducteurs d'enroulement sont soumis à des forces électrodynamiques radiales (compression vers l'intérieur) et axiales (traction/compression) dans un champ magnétique intense. Si la force électrodynamique dépasse la limite de résistance mécanique de la structure de l'enroulement (conducteurs, séparateurs, plaques de pression, systèmes de liaison), cela causera une déformation, un déplacement ou une distorsion irréversibles des enroulements, qui se manifesteront finalement par un effondrement des extrémités d'enroulement — un mode typique de défaillance de l'équipement de type transformateur sous des pannes de court-circuit.
II. Déclencheurs Associés de Pannes : Surtensions Résonnantes et Alimentation avec Défauts Persistants (Conformément aux Normes de Protection Contre les Surtensions telles que DL/T 620 / IEC 60099)
Surtension Résonnante du Système (Ferro-résonance / Résonance Linéaire)
Un mauvais ajustement des paramètres du système (capacité de ligne, inductance de PT, inductance de bobine d'extinction, etc.) peut déclencher une ferro-résonance ou une résonance linéaire, générant une surtension persistante. Cette surtension agit répétitivement sur les points faibles de l'isolation (isolateurs vieillis, parafoudres, embases, etc.), entraînant des mises à la terre intermittentes par arc ou des ruptures répétées, obligeant le transformateur de raccordement à la terre à subir des courants d'impulsion haute fréquence. Cela ne produit pas seulement des impacts électrodynamiques directs mais accélère également le vieillissement thermique et électrique de l'isolation des enroulements (interbobinages, intercouches, et isolation principale), réduisant considérablement sa résistance diélectrique et sa résistance mécanique, rendant ainsi plus susceptible d'effondrement sous des impacts ultérieurs ou en fonctionnement normal.
Alimentation avec Défauts Persistants après un Coup de Foudre
Après qu'un coup de foudre a causé une panne de raccordement à la terre permanente sur la ligne, si le point de défaut n'est pas isolé (par exemple, le disjoncteur ne s'ouvre pas ou l'indication de défaut est incertaine), le personnel de maintenance rétablit l'alimentation par erreur (alimentation avec défauts), forçant le transformateur de raccordement à la terre à passer continuellement un courant de défaut à fréquence industrielle (loin au-delà de la limite de conception). Le courant de surintensité soutenu déclenche l'effet de chauffage Joule I²Rt, faisant monter la température des enroulements bien au-delà de la tolérance de l'isolation (par exemple, 105°C pour la classe A), provoquant rapidement un vieillissement thermique, une carbonisation et une perte des performances d'isolation, aboutissant finalement à un court-circuit et une combustion des enroulements (effondrement thermique). Cette condition cause des dommages dévastateurs à l'équipement.
III. Schéma d'Optimisation : Amélioration de la Tolerance de l'Équipement et Perfectionnement des Stratégies de Protection (Intégration des Normes de Sélection d'Équipement, de Protection Relais, et de Surveillance d'État)
Amélioration de la Résistance au Court-Circuit de l'Équipement (Conformément à GB/T 1094.5 / IEC 60076-5)
Exigences de Sélection : Prioriser les modèles à haute résistance au court-circuit vérifiés par des tests rigoureux de tenue au court-circuit (par exemple, IEC 60076-5) pour les achats futurs, en mettant l'accent sur la conception de la structure d'enroulement (plaques de pression renforcées, systèmes de serrage axiaux, structures de support radial, processus de transposition des conducteurs), la résistance des matériaux et les procédés de fabrication.
Réacteur Limiteur de Courant Optionnel : Installer un réacteur limiteur de courant dans le circuit neutre du transformateur de raccordement à la terre pour supprimer efficacement l'amplitude et le taux de montée des courants de défaut, réduisant ainsi les impacts électrodynamiques sur les enroulements. L'impact sur le mode de raccordement à la terre du système et la protection relais doit être vérifié simultanément.
Optimisation de la Configuration et des Paramètres de Protection Relais (Conformément aux Normes de Protection Relais DL/T 584 / DL/T 559)
Principe de Paramétrage : Les paramètres de protection contre les surintensités (surintensité zéro-sequence, surintensité inverse de temps) du transformateur de raccordement à la terre doivent être strictement inférieurs aux limites de stabilité thermique et dynamique de l'équipement (calculées selon GB/T 1094.5).
Coordination des Niveaux : Le délai de protection du transformateur de raccordement à la terre (par exemple, 100A/10s) doit être fiablement coordonné avec la protection amont de la ligne (disjoncteur sortant). Assurer que la protection de la ligne (stade I zéro-sequence : 0,2s, stade II : 0,7s) puisse éliminer rapidement les pannes de raccordement à la terre sur la ligne, évitant au transformateur de raccordement à la terre de subir un stress inutile. La protection du transformateur de raccordement à la terre, en tant que protection de secours, doit avoir un délai d'opération supérieur au délai le plus long de la protection de la ligne (y compris le décalage Δt).
Optimisation des Paramètres de Protection du Transformateur de Raccordement à la Terre:
Renforcement de la Capacité de Détection Rapide des Pannes (Conformément à DL/T 584 / DL/T 559)
Configuration de la Protection Zéro-Séquence Directionnelle: Déployer et activer de manière fiable la protection de courant zéro-séquence directionnelle (stade I/II) dans la protection de la ligne. L'élément directionnel distingue précisément entre les lignes défectueuses et non défectueuses, assurant que le disjoncteur de la ligne défectueuse s'ouvre de manière fiable en ≤0,2s lors de pannes de raccordement à la terre monophasées, isolant complètement la source de panne — c'est la mesure de protection centrale pour prévenir les dommages au transformateur de raccordement à la terre.
Déploiement de Systèmes de Surveillance en Ligne Intelligents et d'Alerte Précoce (Conformément à la Norme de Surveillance d'État DL/T 1709.1)
Surveillance en Temps Réel de la Température des Points Chauds des Enroulements : Installer des capteurs de température en fibre optique ou en platine à des positions clés des extrémités d'enroulement haute tension pour réaliser une surveillance en temps réel avec une précision de ±1~2°C. Configurer des seuils d'alarme multi-niveaux (alerte/avertissement) et de déclenchement (calculés en fonction des modèles thermiques de classe d'isolation), déclenchant automatiquement des actions de protection lorsque les limites sont dépassées pour prévenir l'effondrement thermique.
Surveillance des Paramètres Électriques du Point Neutre et Alarme d'Asymétrie : Surveiller en continu le courant du point neutre et la tension de déplacement du système (voltage zéro-séquence), et configurer des fonctions d'alarme d'asymétrie hors limites. Lorsque des paramètres électriques anormaux persistants ou fréquents du point neutre sont détectés (indiquant un raccordement intermittent, une résonance ou une dégradation de l'isolation), émettre des avertissements immédiats pour une intervention précoce sur les pannes.
Conclusions de l'Optimisation et Recommandations de Mise en Œuvre
