L'essai de « type » des transformateurs est basé sur les normes établies par la Commission Électrotechnique Internationale (CEI) sous la référence CEI 60076. La série CEI 60076 constitue la principale norme internationale pour les transformateurs, couvrant les exigences de conception, de fabrication et d'essais. L'essai de type est généralement réalisé avant la sortie d'usine du transformateur pour vérifier que sa conception et sa fabrication sont conformes aux exigences normatives et aux spécifications techniques, garantissant ainsi ses performances et sa sécurité.
Les essais de « type » incluent généralement les aspects suivants :
L'essai en charge nominale vérifie la capacité de fonctionnement du transformateur dans des conditions nominales, incluant le courant nominal et le facteur de puissance. Le processus consiste à faire fonctionner le transformateur sous charge nominale pendant une durée déterminée (généralement 1 à 2 heures). Durant l'essai, des paramètres tels que la température, le courant, la tension et les pertes sont surveillés en temps réel.
Par exemple, considérons un transformateur d'une puissance nominale de 1000 kVA, d'une tension nominale de 10 kV/0,4 kV et d'une fréquence nominale de 50 Hz, avec une charge nominale conçue de 1000 kVA.
Exemple de procédure d'essai :
Sélection de la charge : Une charge de 1000 kVA est sélectionnée à l'aide d'une banque de charges simulées ou d'équipements de charge. Le transformateur est connecté à la charge, en s'assurant que la tension d'entrée est de 10 kV et la tension de sortie de 0,4 kV. Le transformateur fonctionne pendant 1 à 2 heures, tout en enregistrant les températures à différentes parties (telles que la température de l'huile, la température des enroulements, etc.).
Pertes et rendement : Mesurer les pertes cuivre (pertes dues au courant) et les pertes fer (pertes dues aux champs magnétiques variables). Supposons que le rendement calculé du transformateur soit de 98 %, ce qui répond aux exigences normatives.
L'essai d'échauffement consiste à faire fonctionner le transformateur sous charge nominale pendant une période spécifique et à mesurer l'élévation de température dans ses différentes parties, afin de s'assurer qu'il ne surchauffera pas en fonctionnement prolongé. L'échauffement est généralement le paramètre d'essai le plus critique. Un échauffement excessif peut indiquer des défauts de conception ou une charge trop élevée, ce qui pourrait affecter la fiabilité à long terme du transformateur.
Par exemple, après une heure de fonctionnement en charge nominale, la température de l'huile augmente de 40 °C et celle des enroulements de 50 °C. Si ces élévations de température restent inférieures aux limites normatives (l'échauffement des enroulements ne doit pas dépasser 65 °C, et celui de l'huile 55 °C), alors l'essai d'échauffement est considéré comme réussi.
L'essai de résistance d'isolement mesure la résistance du système d'isolation du transformateur (par exemple entre les enroulements et la terre, et entre les enroulements eux-mêmes) pour s'assurer que l'isolation est capable de séparer efficacement les courants électriques et d'éviter les fuites ou les défauts électriques.
Pendant l'essai, une tension continue est appliquée aux différentes parties électriques du transformateur (selon la tension nominale du transformateur, généralement 500 V, 1000 V ou 2500 V), et le courant traversant le matériau isolant est mesuré. La résistance d'isolement est ensuite calculée. Plus la résistance d'isolement est élevée, meilleure est la performance d'isolation et plus faible est le courant de fuite.
La résistance d'isolement est généralement exprimée en mégaohms (MΩ). Si la valeur de résistance d'isolement est trop faible (généralement inférieure à 1 MΩ ou 0,5 MΩ), cela indique une mauvaise performance d'isolation. Selon la CEI 60076, pour les transformateurs d'une tension nominale de 10 kV ou moins, la résistance d'isolement doit être supérieure à 1 MΩ ; pour les transformateurs d'une tension nominale supérieure à 10 kV, elle doit être supérieure à 5 MΩ.
L'essai de décharge partielle est utilisé pour détecter si des phénomènes de décharge partielle se produisent dans un transformateur sous haute tension, afin de prévenir d'éventuels dommages à l'isolation lors d'un fonctionnement à long terme. Les décharges partielles se produisent généralement au niveau des parties du transformateur telles que les enroulements haute tension, les bornes, les raccords et les matériaux d'isolation.
L'essai de décharge partielle est généralement réalisé dans un laboratoire haute tension standardisé où l'environnement simule les conditions réelles de fonctionnement du transformateur, y compris la température et l'humidité. Le dispositif de détection de décharge partielle est connecté aux enroulements haute tension et aux contacts électriques associés du transformateur (le rôle de la sonde est de détecter si une décharge partielle se produit sur l'équipement électrique). Le transformateur est ensuite soumis à la tension de fonctionnement standard, généralement à la tension nominale ou au-dessus de la tension nominale (par exemple, 1,5 fois ou 2 fois la tension nominale) pour observer les performances du système d'isolation dans des conditions de champ électrique élevé.
Le dispositif de détection de décharge partielle surveille les signaux de décharge provenant de parties telles que les enroulements, les raccords et les matériaux d'isolation. Le personnel de test doit observer attentivement les résultats affichés sur le détecteur et enregistrer des paramètres tels que la forme d'onde, la fréquence et l'amplitude des signaux de décharge partielle. Si l'amplitude du signal de décharge est importante ou si la durée est longue, cela indique un défaut significatif dans le matériau d'isolation, qui peut nécessiter une réparation ou un remplacement. Inversement, si le signal de décharge est faible et stable, cela indique que le système d'isolation du transformateur fonctionne bien et est adapté à une utilisation continue. Selon la norme IEC 60076 ou d'autres normes industrielles, le niveau de décharge partielle du transformateur sous tension d'essai doit être inférieur à la limite spécifiée. Généralement, le niveau de décharge partielle admissible doit être inférieur à 10 pC (picocoulombs), et il ne doit pas y avoir de phénomène de décharge continue.
L'essai de court-circuit est réalisé en court-circuitant artificiellement le côté basse tension ou le côté haute tension du transformateur (généralement le côté basse tension) pour simuler des conditions de court-circuit. Un courant ou une tension nominale est appliqué pour mesurer l'impédance de court-circuit, les pertes et les caractéristiques d'échauffement du transformateur. Cet essai fournit des données sur l'impédance de court-circuit, les pertes en charge et d'autres paramètres de performance du transformateur pour garantir que celui-ci ne subit pas de contrainte électrique excessive ou d'échauffement excessif pendant le fonctionnement.
Par exemple, considérons un transformateur immergé dans l'huile avec une tension nominale de 110/10 kV. Le processus de réalisation de l'essai de court-circuit est le suivant :
L'essai à vide est réalisé avec le côté basse tension du transformateur ouvert (c'est-à-dire sans charge connectée) et une tension nominale appliquée au côté haute tension. Pendant cet essai, des paramètres tels que le courant, la perte de puissance et le flux magnétique sont mesurés pour évaluer la perte à vide, le courant à vide et les caractéristiques de flux magnétique du transformateur. L'essai à vide est principalement utilisé pour vérifier les performances du transformateur dans des conditions de fonctionnement à vide, y compris les caractéristiques de flux magnétique du noyau et les pertes dans le noyau, et pour déterminer le courant à vide, la perte à vide et les pertes dans le noyau.
Par exemple, considérons un transformateur immergé dans l'huile avec une tension nominale de 110/10 kV. Le processus de réalisation de l'essai à vide est le suivant :
L'essai en charge consiste à connecter le côté basse tension du transformateur à une charge spécifiée et à appliquer une tension nominale sur le côté haute tension pour le faire fonctionner en conditions de charge. Le but de l'essai est de mesurer et d'évaluer des paramètres tels que l'échauffement, les pertes, le rendement et le courant de charge, garantissant ainsi la sécurité, les performances et l'efficacité énergétique du transformateur en fonctionnement sous charge.
Par exemple, considérons un transformateur immergé dans l'huile d'une capacité nominale de 500 kVA. La procédure d'essai en charge est la suivante :
L'essai de tenue diélectrique, également appelé essai hi-pot, consiste à appliquer une haute tension (généralement 1,5 à 2 fois la tension nominale du transformateur) pour évaluer la résistance diélectrique du système d'isolation du transformateur. Cet essai garantit que le transformateur peut fonctionner en toute sécurité sous tension de service normale et sous tensions anormalement élevées (telles que les surtensions de foudre ou les surtensions de manœuvre).
Par exemple, considérons un transformateur immergé dans l'huile d'une capacité nominale de 500 kVA. La procédure pour réaliser l'essai de tenue diélectrique est la suivante :
Sélection de la tension d'essai : La tension d'essai est fixée à 1,5 fois la tension nominale, soit 750 V (si la tension nominale du transformateur est de 500 V).
Application de la tension : La tension est augmentée progressivement de zéro à 750 V et maintenue pendant une minute tout en observant d'éventuels courants de fuite. Le courant de fuite est enregistré pendant l'essai. Durant ce processus, il est essentiel de s'assurer qu'il n'y a ni courant de fuite ni contournement sur les côtés haute et basse tension du transformateur.
Mesure de la résistance d'isolement : La résistance d'isolement est mesurée pour s'assurer qu'elle dépasse la valeur spécifiée (par exemple, supérieure à 10 MΩ), garantissant ainsi que le transformateur peut fonctionner en toute sécurité sous haute tension.
Inspection visuelle : Le transformateur est inspecté visuellement pour confirmer l'absence de surchauffe, de décharge partielle ou de bruits anormaux. Après l'essai, la tension est progressivement réduite à zéro et les données d'essai sont enregistrées.
Si aucune panne ou anomalie ne survient pendant le test, le transformateur réussit l'essai de haute tension.
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Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.
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