Solution de Protection à Base de Microordinateur pour Transformateurs

1. Contexte et défis majeurs​
   Les transformateurs sont des composants essentiels des systèmes électriques, et leur fonctionnement fiable est crucial pour la sécurité du réseau. La protection traditionnelle des transformateurs fait face à plusieurs défis techniques, notamment l'identification des courants de court-circuit internes, la discrimination des courants de démarrage, la protection contre les surcharges, et les problèmes de saturation des CT. En particulier, la protection différentielle conventionnelle par pourcentage est sensible aux interférences harmoniques, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement ou une absence de fonctionnement du système de protection, compromettant gravement la stabilité du système.

​2. Vue d'ensemble de la solution​
Cette solution utilise une technologie de protection avancée basée sur microordinateur, intégrant plusieurs techniques pour assurer une protection complète des transformateurs. Elle se compose de trois modules principaux : la protection différentielle avec retenue harmonique, le système de détection adaptative de saturation des CT, et la protection intégrée de surveillance de température par fibre optique.

​2.1 Technologie de protection différentielle avec retenue harmonique​
En utilisant la technique de blocage par deuxième harmonique, cette méthode distingue efficacement les courants de défaut des courants de démarrage en détectant en temps réel le contenu harmonique dans les courants différentiels. Les caractéristiques clés incluent :

• Un seuil de contenu harmonique ajustable (15%-20%) adapté aux caractéristiques du transformateur.
• Une analyse harmonique basée sur la transformée de Fourier garantissant la précision de la détection.
• Une logique de blocage dynamique pour prévenir les dysfonctionnements de la protection.

​Résultats de l'application :​​ Dans un cas de protection de transformateur ultra-haute tension de 765kV, cette technologie a réduit les taux de dysfonctionnement de 82%, améliorant considérablement la fiabilité de la protection.

​2.2 Système de détection adaptative de saturation des CT​
Basé sur l'analyse de la distorsion de la forme d'onde du courant et la surveillance de la charge des CT avant le défaut, ce système ajuste dynamiquement les coefficients de retenue :

• Surveille en temps réel l'état de fonctionnement des CT pour identifier les caractéristiques de saturation.
• Utilise le calcul du taux de distorsion de la forme d'onde pour un jugement précis de la saturation.
• Ajuste dynamiquement les paramètres de protection pour assurer la fiabilité en conditions de saturation.

​Métriques de performance :​​ Dans les applications UHV, cette méthode assure un fonctionnement fiable même en cas de saturation sévère des CT, réduisant le temps de fonctionnement à moins de 12ms et améliorant significativement la vitesse de réponse aux défauts.

​2.3 Système de protection intégrée de surveillance de température par fibre optique​
Des capteurs de fibres optiques distribués sont intégrés dans les emplacements critiques des enroulements du transformateur pour une surveillance de la température en temps réel :

• Une mesure directe des températures des points chauds des enroulements avec une précision de ±1°C.
• Des seuils de température multi-niveaux (par exemple, réglage de déclenchement à 140°C).
• Intégration avec la protection différentielle pour un déclenchement accéléré en fonction de la température.
• Activation automatique du système de refroidissement pour prévenir la montée en température.

​Résultats pratiques :​​ L'implémentation dans une station de conversion a prolongé la durée de vie du transformateur de 30% et a empêché les pannes d'isolation dues à la surchauffe.

​3. Avantages techniques​

1. ​Fiabilité accrue :​​ Plusieurs mécanismes de protection travaillent ensemble pour atténuer les déficiences d'une seule protection.
2. ​Réponse rapide :​​ Des algorithmes de traitement de données à haute vitesse réduisent considérablement le temps de fonctionnement.
3. ​Adaptabilité :​​ Ajustement automatique des paramètres de protection en fonction des conditions de fonctionnement.
4. ​Protection préventive :​​ La surveillance de la température permet de prédire les défauts, transformant la protection passive en prévention active.

​4. Cas d'application​
Cette solution a été déployée avec succès dans plusieurs projets UHV et des postes de transformation ultra-haute tension de 765kV. Les données opérationnelles montrent :

• Un taux de fonctionnement correct de 99,98%.
• Le temps moyen d'identification des défauts réduit de 40%.
• Les incidents de dysfonctionnement ont diminué de plus de 85%.
• Une extension significative de la durée de vie des équipements.