Causes et Solutions des Décharges Partielles dans les Transformateurs

La décharge partielle est principalement la décharge qui se produit dans l'isolation interne des transformateurs, des transformateurs et d'autres équipements électriques haute tension sous l'action d'une haute tension. Ce type de décharge n'existe que dans la position locale de l'isolation et ne formera pas immédiatement une rupture de pénétration ou un flashover de l'isolation entière, c'est pourquoi on l'appelle décharge partielle. La quantité de décharge partielle est très faible et ne peut pas être détectée par l'intuition des gens, comme entendre avec les yeux et les oreilles, et seul un instrument de mesure de décharge partielle hautement sensible peut la détecter.

L'isolation interne du transformateur est sous l'action de la tension de travail pendant une longue période pendant le fonctionnement, en particulier avec l'augmentation du niveau de tension, la valeur de l'intensité du champ électrique de l'isolation est très élevée, et il est facile de générer une décharge partielle dans l'isolation faible. La raison de la décharge partielle est : le champ électrique est trop concentré sur un certain point, ou l'intensité du champ électrique à un certain point est trop grande, comme un milieu solide avec des bulles, des impuretés non éliminées ; l'huile contient de l'eau, du gaz et des particules en suspension ; dans différentes combinaisons de milieux, il y a une distorsion grave du champ électrique à l'interface. Les traces de décharge partielle laissent souvent seulement une petite tache sur l'isolation solide, ou une brûlure dendritique. Dans l'huile, apparaissent quelques petites bulles de décomposition.

Bien que le temps de décharge partielle soit court et l'énergie faible, il est très nocif. Son existence à long terme causera de grands dommages au matériau isolant. Premièrement, le matériau isolant adjacent à la décharge partielle sera directement bombardé par les particules de décharge. Deuxièmement, l'action chimique des gaz actifs tels que la chaleur, l'ozone et l'oxyde d'azote générés par la décharge, qui provoque la corrosion et le vieillissement de l'isolation locale, et l'augmentation de la conductance, ce qui conduit finalement à une rupture thermique. Dans le transformateur en fonctionnement, le vieillissement et les dommages de l'isolation interne commencent souvent par une décharge partielle.

Les méthodes de détection de décharge partielle du transformateur comprennent généralement :
1. Méthode de mesure électrique. Utiliser un oscilloscope ou un compteur d'interférences radio pour trouver la forme d'onde caractéristique de la décharge ou le niveau d'interférence radio.
2. Test ultrasonique. Les ondes sonores apparaissant dans la décharge sont détectées, et les ondes sonores sont converties en signaux électriques, enregistrées sur une bande pour analyse, et la distance du point de détection au point de décharge peut être obtenue en utilisant la différence de temps de transmission entre le signal électrique et le signal sonore( type de testeur : GTPD-3 ultrason détecteur de décharge partielle).

3. Test chimique. Détecter la teneur en divers gaz dissous dans l'huile et la loi d'augmentation et de diminution. Ce test trouve les changements dans la composition, les proportions et les quantités dans l'huile pour déterminer la présence ou l'absence de décharge partielle (ou surchauffe localisée).

Mesures pour réduire la décharge partielle des transformateurs
1. Contrôle des poussières
Parmi les facteurs générant des décharges partielles, les corps étrangers et les poussières sont des inducteurs très importants. Les résultats des tests montrent que des particules métalliques d’un diamètre de ф1,5 μm peuvent générer des décharges bien supérieures à 500 pC sous l’action d’un champ électrique. Qu’il s’agisse de poussières métalliques ou non métalliques, un champ électrique concentré sera généré, ce qui réduira la tension de décharge initiale de l’isolation et abaissera la tension de claquage. Par conséquent, dans le processus de fabrication des transformateurs, il est très important de maintenir un environnement et un corps propres, et le contrôle des poussières doit être strictement appliqué. Il faut contrôler strictement le degré auquel les produits peuvent être affectés par la poussière pendant le processus de fabrication, et établir un atelier étanche et anti-poussière. Par exemple, les résidus de corps étrangers et les poussières ne sont pas autorisés à pénétrer lors de l’aplanissage des fils, du gainage des fils, du bobinage des enroulements, de l’assemblage des enroulements, de l’empilage du noyau, de la fabrication de l’isolation, de l’assemblage du corps et de la finition du corps. Contrôler strictement le degré auquel les produits peuvent être affectés par la poussière pendant le processus de fabrication, et établir un atelier étanche et anti-poussière. Par exemple, les résidus de corps étrangers et les poussières ne sont pas autorisés à pénétrer lors de l’aplanissage des fils, du gainage des fils, du bobinage des enroulements, de l’assemblage des enroulements, de l’empilage du noyau, de la fabrication de l’isolation, de l’assemblage du corps et de la finition du corps.
2. Traitement centralisé des pièces isolantes
Il est très problématique que les pièces isolantes contiennent de la poussière métallique, car une fois que les pièces isolantes sont contaminées par de la poussière métallique, il est très difficile de l’éliminer complètement. Par conséquent, il est nécessaire de centraliser le traitement dans l’atelier d’isolation, et de créer une zone d’usinage, qui doit être isolée des autres zones produisant de la poussière.
3. Contrôler strictement les bavures d’usinage des tôles d’acier au silicium
Les tôles du noyau du transformateur sont formées par cisaillement longitudinal et cisaillement transversal. Ces coupes de cisaillement présentent des bavures à différents degrés. La bavure peut non seulement provoquer un court-circuit entre les tôles, former une circulation interne, augmenter les pertes à vide, mais aussi augmenter l’épaisseur du noyau, ce qui réduit en réalité le nombre de tôles empilées. Plus important encore : lorsque le noyau est inséré dans la culasse ou soumis à des vibrations pendant le fonctionnement, la bavure peut tomber sur le corps et provoquer une décharge. Même si la bavure tombe au fond du réservoir, elle peut s’organiser de manière ordonnée sous l’action du champ électrique, provoquant une décharge au potentiel de terre. Par conséquent, la bavure du noyau doit être aussi petite que possible. La bavure des tôles du noyau des produits 110 kV ne doit pas dépasser 0,03 mm, et celle des produits 220 kV ne doit pas dépasser 0,02 mm.
4. Les câbles utilisent des bornes serties à froid
L’utilisation de bornes serties à froid pour les câbles est une mesure efficace pour réduire le niveau de décharge partielle. Car beaucoup de projections de soudure sont générées lors de l’utilisation de la soudure au cuivre phosphoreux, et elles peuvent facilement se disperser dans le corps et les pièces isolantes. De plus, la zone de soudure doit être isolée par une corde d’amiante imbibée d’eau, permettant ainsi à l’eau de pénétrer dans l’isolation. Si l’humidité n’est pas complètement éliminée après le gainage de l’isolation, elle augmentera la décharge partielle du transformateur.
5. Arrondi des bords des composants
Le but de l’arrondi des bords des pièces est : 1) D’améliorer la distribution de l’intensité du champ et d’augmenter la tension initiale de décharge. Par conséquent, les pièces structurelles métalliques dans le noyau, telles que les brides, les plaques de traction, les cales et les bords des supports, les plaques de pression et les bords de sortie des câbles, la paroi du puits de la bushing, et le blindage magnétique sur la face interne de la paroi du réservoir, doivent être arrondis. 2) Pour éviter que le frottement ne produise des copeaux de fer. Par exemple, la partie de contact entre le trou de levage de la bride et la longe ou le crochet doit être arrondie.
6. Environnement du produit et finition du corps lors de l’assemblage final
Après le séchage sous vide du corps, celui-ci doit être réorganisé avant l’emballage. Plus le produit est grand et la structure complexe, plus le temps de finition sera long. Étant donné que le corps est comprimé et que les fixations sont serrées, le corps est exposé à l’air, et une absorption d’humidité et une dispersion de poussière se produiront pendant cette période. Par conséquent, le corps doit être nettoyé dans une zone anti-poussière, par exemple si le temps de finition (ou d’exposition à l’air) dépasse 8 heures, il doit être reséché. Après la finition du corps, l’étape de mise sous vide et de remplissage du réservoir est réalisée. Parce que l’isolation du corps absorbera l’humidité pendant la phase de finition du corps, il est nécessaire de déshumidifier le corps. C’est une mesure importante pour assurer la résistance diélectrique des produits haute tension. La méthode adoptée est la mise sous vide du produit. Déterminer le degré de vide en fonction du corps, de l’humidité ambiante et des normes de teneur en eau, et déterminer le temps de mise sous vide en fonction du temps de dégazage, de la température et de l’humidité ambiantes.
7. Huilage sous vide
Le but de l’injection d’huile sous vide est d’éliminer les angles morts dans la structure d’isolation du produit en évacuant le transformateur, en expulsant complètement l’air, puis en injectant l’huile de transformateur sous vide pour imbiber complètement le corps du transformateur. Le transformateur après injection d’huile peut être testé après au moins 72 heures de repos, car le degré de pénétration du matériau isolant est lié à l’épaisseur du matériau isolant, à la température de l’huile isolante et au temps d’immersion dans l’huile. Plus le degré de pénétration est bon, moins il y a de possibilité de décharge, il faut donc prévoir un temps de repos suffisant.
8. Étanchéité du réservoir et des pièces

La qualité de la structure d’étanchéité est directement liée aux fuites du transformateur. S’il y a un point de fuite, l’humidité pénétrera inévitablement à l’intérieur du transformateur, entraînant une absorption d’humidité par l’huile du transformateur et d’autres pièces isolantes, ce qui est l’un des facteurs de décharge partielle. Par conséquent, il est nécessaire de garantir des performances d’étanchéité raisonnables.

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