Les défauts d'enroulement des transformateurs de puissance se divisent normalement en deux catégories : l'une survient lors de la fabrication ou de la production du transformateur, l'autre est un accident de rupture pendant le fonctionnement du transformateur. Par exemple, une isolation insuffisante entre spires et couches, ou des dommages lors de la production, peuvent provoquer un court-circuit entre spires et couches ; une distance d'isolement principal insuffisante peut entraîner une rupture entre enroulements ou une décharge de l'enroulement à la terre ; un groupe d'enroulements soumis à des surtensions et des courts-circuits peut provoquer une distorsion de l'enroulement, une carbonisation de l'isolation, une rupture de fil de l'enroulement, notamment si les équipements de protection ne fonctionnent pas. Le testeur de résistance d'enroulement JYR et le testeur de rapport de transformation aideront les techniciens et les équipes de maintenance à identifier rapidement les problèmes du transformateur.
Faiblesse de l'Isolation Inter-spires / Inter-couches :
Causée par une épaisseur d'isolation non conforme, des écarts dans le processus d'enroulement (comme des spires qui se chevauchent), ou des problèmes inhérents aux enroulements en aluminium tels qu'une conductivité plus faible et un échauffement concentré, conduisant à un vieillissement prématuré et à une rupture de l'isolation.
Distance d'Isolation Principale Insuffisante :
Se produit lorsque les dimensions des cartons d'isolation ou des entretoises sont sous-dimensionnées en conception, ou mal alignées lors de l'assemblage, entraînant une distance inadéquate entre les enroulements ou entre l'enroulement et la terre. Cela provoque une concentration du champ électrique et des décharges partielles.
Défauts Structurels de l'Enroulement :
Dus à une mauvaise soudure des joints de conducteurs ou à une tension d'enroulement inégale, créant des discontinuités cachées ou des points de concentration de contraintes pouvant provoquer une rupture de fil ou une déformation pendant le fonctionnement.
Dommages Mécaniques dus aux Forces Électrodynamiques :
Pendant les courts-circuits du système, de fortes forces électrodynamiques peuvent déformer les enroulements ou déplacer les conducteurs, entraînant des courts-circuits inter-spires.
Dommages par Impact de Surtension :
Les coups de foudre ou les surtensions de manœuvre peuvent perforer l'isolation principale ou inter-spires, provoquant une décharge à la terre ou des courts-circuits entre spires.
Défauts d'Échauffement et de Vieillissement :
Une surcharge à long terme, une défaillance du système de refroidissement, ou une contamination/humidité dans les matériaux d'isolation peuvent provoquer une dégradation progressive et une carbonisation de l'isolation, aboutissant finalement à la combustion de l'enroulement.
Défauts de Rupture de Conducteur :
Des chocs électrodynamiques répétés pendant les courts-circuits, la dilatation et la contraction thermiques, ou des soudures corrodées peuvent conduire à la rupture du conducteur.
Localisation :
Utiliser le testeur de résistance continue JYR pour détecter les écarts de résistance, combiné à un testeur de rapport de transformation pour identifier les zones en court-circuit. Effectuer un essai de tenue en tension localisé pour cerner précisément la zone de défaut.
Méthodes de Réparation :
Petits transformateurs (puissance <1000 kVA) :
Démanteler la section d'enroulement défectueuse, retirer les couches d'isolation endommagées, les remplacer par des matériaux de qualité supérieure (par exemple, papier Nomex), ré-enrouler et procéder à un durcissement sous vernis sous vide.
Conversion Aluminium-Cuivre :
Remplacer les conducteurs en aluminium par des conducteurs en cuivre de section équivalente pour bénéficier de la conductivité supérieure et de la génération de chaleur réduite du cuivre, permettant ainsi un espacement d'isolation accru et une fiabilité améliorée.
Note :
Après réparation, effectuer un essai de tenue en tension inter-spires à 1,5 fois la tension nominale pour s'assurer qu'aucun court-circuit latent ne subsiste.
Localisation :
Identifier les zones d'isolation faibles (comme les extrémités d'enroulement ou l'isolation entre phases) en utilisant la mesure de résistance d'isolation et la détection de décharges partielles.
Méthodes de Réparation :
Augmenter la Résistance d'Isolation :
Insérer des plaques en tissu de verre époxy plus épaisses entre les enroulements, ajouter des entretoises d'isolation côté enroulement-terre, en veillant à ce que l'espacement réponde aux exigences de champ électrique (généralement ≥3 mm/kV).
Optimiser la Structure d'Isolation :
Pour les gros transformateurs, utiliser une structure combinée carton + barre d'espacement pour éviter le déplacement des matériaux et améliorer la dissipation thermique.
Vérification :
Effectuer un essai de tenue en tension global à 2 fois la tension nominale pendant 1 minute sans phénomène de décharge.
Localisation :
Utiliser un testeur de déformation d'enroulement (méthode d'analyse de réponse en fréquence) pour comparer les courbes de réponse amplitude-fréquence avec des références standard, évaluant ainsi le niveau de déformation (léger, modéré, sévère).
Méthodes de Réparation :
Déformation légère (déplacement <5 mm) :
Réaligner la position de l'enroulement sur site, renforcer les entretoises et les anneaux de pression, restaurer l'arrangement des conducteurs et les relier solidement.
Déformation modérée :
Démanteler complètement l'enroulement, remplacer les conducteurs déformés, réenrouler avec des dispositifs mécaniques assurant la circularité, et effectuer une imprégnation sous vide de vernis.
Déformation sévère (gros transformateurs) :
Retourner en usine pour réenroulement en utilisant des machines d'enroulement professionnelles et des essais non destructifs (par exemple, inspection par rayons X) pour garantir la conformité aux normes de conception.
Localisation :
Utiliser un testeur de résistance en courant continu pour détecter une résistance infinie ou anormalement élevée, combiné à la thermographie infrarouge pour localiser les sections brûlées ou rompues.
Méthodes de Réparation :
Petits transformateurs :
Démanteler la section de culasse du noyau, retirer le bobinage endommagé, le remplacer par des conducteurs de spécifications identiques, rebobiner selon le procédé d'origine, et tester la résistance, la tenue en tension et le rapport de transformation.
Grands transformateurs (puissance ≥ 10 000 kVA) :
Doivent être réparés en usine avec des procédés de bobinage par sections et séchage sous vide complet pour garantir l'uniformité de l'isolation et la résistance mécanique. Effectuer des essais d'élévation de température pour vérifier la dissipation thermique.
Traitement Spécial :
Si la brûlure est sévère, inspecter le noyau pour détecter une surchauffe localisée ou une carbonisation. Remplacer les tôles de silicium si nécessaire.
Tests Réguliers :
Effectuer des tests de résistance en courant continu et de rapport de transformation tous les 6 mois, des tests de résistance d'isolement et de décharge partielle annuellement, et ajouter des tests de déformation du bobinage après des défauts de court-circuit.
Contrôle Opérationnel :
Éviter la surcharge du transformateur ; assurer un refroidissement efficace (ex. : circulation forcée d'huile), nettoyer régulièrement la poussière et l'huile des surfaces du bobinage pour empêcher l'absorption d'humidité.
Protection contre les Surtensions :
Installer des parafoudres et des absorbeurs de surtension côté entrée du transformateur pour atténuer les impacts de foudre et des surtensions de manœuvre.
Amélioration des Matériaux :
Pour les nouvelles unités ou les révisions majeures, privilégier les bobinages en cuivre et les matériaux d'isolation classés au-dessus de 155°C, améliorant ainsi la résistance au vieillissement et à la surcharge.
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