Alarmes de transformateur
Le transformateur est l’équipement le plus cher dans un poste électrique et doit donc être équipé des équipements de protection appropriés pour se protéger contre diverses fautes. Cet article technique explique quelques défaillances internes du transformateur qui déclenchent une alarme. Pour le personnel de poste électrique, il est toujours important de comprendre ce qui se passe dans un transformateur et pourquoi.
Pour réagir correctement dans les situations défectueuses, il est important que l’opérateur comprenne le fonctionnement des mécanismes de protection internes d’un transformateur. Par exemple, les opérateurs de commutation ne doivent pas mettre sous tension un transformateur qui s’est déclenché par un défaut.
Face à cette situation, les opérateurs de poste doivent:
1.
Vérifiez tous les indications de relais associés et leurs protections
2. Inspecter visuellement le transformateur
3. Contacter le responsable du centre de contrôle et l’informer des détails exacts de la panne.
D’après les informations ci-dessus et après consultation de la personne concernée du centre de contrôle de poste, il est possible de décider de réactiver ou non le transformateur. Des investigations complémentaires peuvent être nécessaires.
Avec les types de relais de protection habituels (c.-à-d. Surintensité, défaut à la terre) utilisés ailleurs sur le système, les transformateurs bénéficient d’une protection supplémentaire.
Ceux-ci incluent des alarmes et des
déclenchements qui protègent contre:
1.
Alarme de bas niveau d’huile
2. Accumulation de gaz (déclenchement Buchholz)
3. Température d’enroulement (surchauffe)
4. Température de l’huile (surchauffe)
5. Dysfonctionnement d’un compensateur de mise à la terre (défaut différentiel / terre restreint)
6. Surexcitation
Important à noter!
Sauf autorisation du responsable concerné du centre de contrôle de poste, un opérateur de commutation ne doit jamais tenter de remettre en service un transformateur qui a déclenché une protection, car le transformateur sous tension risquerait de causer d’autres dommages.
1- Alarme de faible niveau d’huile
Certains transformateurs de poste ont une alarme incorporée sur la jauge de niveau du réservoir du conservateur (voir Figure 1). Si le niveau d’huile tombe en dessous d’un niveau prédéfini, une alarme sera déclenchée. Ces alarmes sont généralement transmises au centre de contrôle.
Deux types d’indicateurs de niveau d’huile sont illustrés à la figure 1 ci-dessous.
L’indicateur de niveau d’huile de type 1 indique le niveau d’huile attendu à différentes températures. Le niveau d’huile du conservateur est correct lorsque la température de la jauge du conservateur est identique à la lecture de la température indiquée sur la jauge de température d’huile du transformateur.
Le type 2 est simplement une jauge de niveau d’huile. Si aucune alarme de niveau d’huile bas n’est disponible sur le conservateur, une alarme de gaz Buchholz indique également si le niveau d’huile est bas. Cela est dû à la disposition des flotteurs à l’intérieur du relais Buchholz du transformateur qui s’active soit pour une accumulation de gaz provenant de l’intérieur du transformateur, soit à partir de la réduction du niveau d’huile dans le boîtier du relais. *
Figure1 : Indicateur de niveau d’huile de transformateur
Si le signalement indique un niveau d’huile bas, des recherches doivent être menées pour déterminer si le problème est suffisant pour garantir la mise hors tension du transformateur jusqu’à ce que le niveau d’huile puisse être augmenté. Si les indices indiquent «Alarme de gaz Buchholz», le transformateur doit être mis hors service dès que possible et des recherches doivent être entreprises pour déterminer si le déclenchement de l’alarme est dû au niveau minimum d’huile ou à une accumulation de gaz de l’intérieur du réservoir
2-Déclenchement de relais Buchholz
L’accumulation de gaz indique qu’une certaine forme de surchauffe ou d’arc s’est produite dans les enroulements du transformateur en raison d’un défaut ou peut-être de l’air emprisonné dans le relais à la suite d’un saignement insuffisant résultant d’une inspection précédente.
Le
gaz contenu dans le relais Buchholz doit toujours être retiré pour analyse.
La
fonction la plus importante du Buchholz est de déclencher le transformateur
lorsque:
1. Un défaut interne provoque une poussée de gaz ou d’huile à partir de l’intérieur du transformateur,
2. Le
niveau d’huile principal du transformateur tombe en dessous du relais Buchholz.
Ces points sont importants car plus ces défauts peuvent être éliminés
rapidement, moins le dommage est causé à l’intérieur du transformateur.
Une
enquête détaillée doit être effectuée pour trouver la cause exacte d’un déclenchement
de Buchholz. Le transformateur ne doit pas être remis en service avant que les
mesures correctives exactes aient été prises.
Pour
toute alarme de déclenchement Buchholz, le personnel technique approprié doit
être amené à prélever des échantillons de gaz ou d’huile via les vannes de
purge Buchholz à des fins d’analyse chimique. Cette analyse donne une
indication positive sur le type exact de défaut et son étendue. Des décisions
peuvent alors être prises concernant l’avenir des transformateurs.
Notez que certains transformateurs ont un relais supplémentaire activé par pression Buchholz pour le réservoir du changeur de prises.
3. Température d’enroulement
L’indicateur de température d’enroulement est le suivant:
1. Démarrage des ventilateurs de refroidissement auxiliaires et / ou les pompes à huile
2. Activation d’alarme de surchauffe, et
3. Activation des disjoncteurs du transformateur si la température continue de monter
Les
opérateurs de commutation doivent être conscients qu’une inspection régulière
d’un transformateur doit être effectuée pour s’assurer que tous les ventilateurs
de refroidissement auxiliaires ou toutes les pompes sont en bon état de
fonctionnement. Si ces éléments deviennent défectueux, le transformateur ne
peut pas fonctionner à pleine capacité.
Par exemple, un transformateur de 55 MVA fonctionnera à 30 MVA sans équipement de refroidissement, mais à 55 MVA avec tous les équipements de refroidissement en fonctionnement.
Figure 2 – Transformateur de contrôle de la température
Si une alarme de température d’enroulement est activée, elle est normalement due à:
1. Une surcharge du transformateur provoquant une augmentation de la chaleur, ou
2. Dysfonctionnement de l’équipement de refroidissement provoquant une augmentation de la chaleur dans le transformateur.
Le
fonctionnement de l’alarme de température d’enroulement doit être traité
sérieusement et une attention immédiate doit être accordée à la résolution du
problème.
L’inspection
du transformateur et son chargement dicteront les mesures à prendre. Le circuit
de température d’enroulement est connecté de sorte que des installations de
refroidissement supplémentaires (ventilateurs / pompes) soient activées avant
la fonction alarme / déclenchement.
Notes IMPORTANTES!
Les valeurs de température illustrées à la figure 2 sont des valeurs typiques et peuvent varier sur différents transformateurs. Lors du test des ventilateurs de refroidissement et des pompes, il convient de veiller à ce que les circuits de commande retrouvent un fonctionnement normal une fois les tests terminés.
4. Température de l’huile
Cette protection à deux objectifs principaux :
1. Pour déclencher une alarme de surchauffe de l’huile, et
2. Pour déclencher le déclenchement en cas de surchauffe d’huile des disjoncteurs du transformateur.
Les paramètres d’alarme et de déclenchement de cette protection sont définis à une valeur inférieure à celle de la jauge de température de l’enroulement. Cela est dû au fait que la chaleur générée par les enroulements est dissipée par le moyen de refroidissement (huile). Le réglage de l’alarme sur la jauge à huile (95 ° C) correspond à peu près au réglage de l’alarme sur la jauge à enroulement (120 ° C). ) (voir la figure 2).
La
protection contre l’augmentation de la température d’huile et des enroulements
peut être utilisée seule ou les deux à la fois, elles sont utilisées dans le
même but. L’un agit en secours de l’autre, assurant ainsi une protection
efficace du transformateur. Lorsqu’un transformateur n’est pas équipé de pompes
et de ventilateurs, seule une alarme de température d’huile est généralement
installée.
Comme mentionné précédemment, une alarme ou un déclenchement sur la protection de la température de l’huile ou des enroulements doit être considéré sérieusement.
La réaction à une alarme d’enroulement ou de température d’huile du transformateur consiste à vérifier la charge du transformateur et à confirmer que tout le refroidissement est fonctionnel. La relocalisation de la charge peut être considérée comme une solution ou une décision d’arrêter temporairement le transformateur peut être prise. Cela laisserait le temps au transformateur de refroidir et à d’autres tests si nécessaire.
Lorsqu’un transformateur se déclenche en raison de la température de l’enroulement ou de l’huile, il ne doit pas être remis sous tension avant l’approbation du responsable du centre de contrôle de poste.
5. Dysfonctionnement d’un compensateur de mise à la terre
Un transformateur de compensation de mise à la terre est utilisé sur les transformateurs de puissance avec une alimentation secondaire en triangle ou un enroulement tertiaire en triangle qui alimente des réacteurs ou des transformateurs d’alimentation de station (voir la figure 3 ci-dessous). Le compensateur de mise à la terre fournit une référence de terre sur l’enroulement delta, facilitant la détection des défauts de terre sur les appareils connectés.
Figure 3 – Compensateur de mise à la terre
Les transformateurs de compensation de mise à la terre sont utilisés:
1. Permettre un chemin de retour pour les courants de terre en cas de défauts sur les circuits connectés à l’enroulement
2. Réduire le niveau de courant de défaut
3. Permettre la mesure des courants de terre pour divers types de protection de transformateur, et
4. Limiter la montée en tension sur les phases sonores en cas de défaut.
Le transformateur de compensation de mise à la terre fait partie intégrante du fonctionnement du transformateur principal. En cas de défaillance ou de dysfonctionnement, le transformateur principal doit également être mis hors service.
6. Surexcitation des transformateurs
Les transformateurs sont conçus pour fonctionner sur une plage de tensions qui évite toute excitation au coeur. Une surexcitation du noyau, due au fonctionnement à des tensions supérieures à la tension de conception, provoque une saturation magnétique du noyau, ce qui entraîne une surchauffe et des dommages éventuels du noyau.
Les transformateurs doivent toujours être utilisés dans la plage de tension de conception normale.
Normalement, le transformateur est conçu pour fonctionner à une densité de flux magnétique maximale dans le noyau du transformateur ou inférieure à celle-ci. Au-dessus de cette conception, les courants de Foucault dans le noyau et les composants conducteurs voisins provoquent une surchauffe qui, en très peu de temps, peut provoquer de graves dégâts
Le flux magnétique dans le noyau est proportionnel à la tension appliquée à l’enroulement divisée par l’impédance de l’enroulement. Le flux dans le cœur augmente avec l’augmentation de la tension ou la diminution de la fréquence.
Lors du démarrage ou de l’arrêt des transformateurs connectés au générateur, ou à la suite d’une réjection de charge, le transformateur peut subir un rapport volts / hertz excessif, c’est-à-dire qu’il devient surexcité.
Lorsqu’un noyau de transformateur est surexcité, il fonctionne dans une région magnétique non linéaire et crée des composantes harmoniques dans le courant d’excitation. Une quantité importante de courant au 5e harmonique est caractéristique de la surexcitation.
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