Mise à l’essai d’un transformateur de puissance : les facteurs clés

7 avril, 2020 | Blogue

Gregory Sines, ing.

Ingénieur électrique

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Avec un peu de pratique, la mise à l’essai d’un transformateur peut être assez simple. Toutefois, l’interprétation des résultats est un aspect crucial souvent négligé lors de la formation des techniciens sur le terrain. Le processus de mise ou de remise en tension de l’équipement sera accéléré si ces derniers peuvent interpréter les résultats. Ils pourront reconnaître lorsque les résultats sont erronés et identifier la source du problème pour ensuite les régler. Bien que plusieurs articles aient été rédigés sur l’interprétation des résultats d’essai, la formation des techniciens est plutôt axée sur les procédures d’acquisition des données.

Obtenir les bons résultats à la première visite

Les techniciens qui se présentent en chantier avec les connaissances, la formation et l’équipement appropriés peuvent s’assurer que les procédures en santé, sécurité et environnement nécessaires sont respectées, que les protocoles d’isolement et de mise à la terre sont suivis, que l’utilisation des équipements spécifiques respecte les paramètres opérationnels et que les mesures sont rigoureusement et systématiquement relevées conformément aux normes appropriées.

Au cours de la prise de mesure, il est extrêmement important de bien comprendre l’importance d’une mise à la terre efficace, de la précision des connexions, de l’état de l’équipement d’essai et de l’effet que peuvent avoir l’état des câbles d’essai et les conditions météorologiques ambiantes. La configuration des essais et de l’équipement influencera également les mesures; ainsi, il est non seulement important de très bien connaître les limites et le fonctionnement de l’équipement d’essai, mais aussi les caractéristiques des résultats en fonction des connexions appliquées.

Sur le plan du système, si le transformateur ne peut pas être entièrement isolé localement aux terminaux, il faut s’assurer qu’il n’y a pas de dispositifs de mesure ou de protection connectés aux câbles ou aux barres omnibus aériennes, comme un transformateur de tension local, car cela affectera directement les mesures spécifiques qui sont relevées sur le transformateur de puissance et peut générer des résultats erronés.

En ce qui a trait au transformateur, il peut y avoir des différences subtiles entre les résultats de chaque phase ou position de la prise, selon les types d’essais qui sont effectués. Il faut de l’expérience pour comprendre si le résultat obtenu est logique en fonction de la configuration interne du noyau et des enroulements ou si une évaluation plus approfondie est nécessaire avant de quitter le site.

D’autres conditions particulières pourraient également influencer les résultats des essais. Par exemple, des essais de mesure du courant d’excitation à haute tension dans les enroulements d’un transformateur peuvent donner des résultats inattendus si le noyau du transformateur est magnétisé par une tension statique continue. Un tel cas peut survenir lorsqu’une mesure de résistance d’isolement en courant continu (CC) a été prise auparavant. En reconnaissant immédiatement les caractéristiques typiques d’n tel résultat, on peut éliminer l’hypothèse que le problème provienne de l’excitation des enroulements et éviter ainsi des pertes de temps et de la confusion. En démagnétisant le noyau avec un démagnétiseur conçu à cette fin ou en reprenant l’essai d’excitation à plusieurs reprises, on peut parvenir à corriger ce problème.

Une autre anomalie qui peut survenir lors de la mesure du courant d’excitation d’un transformateur magnétisé est que la phase centrale peut présenter des résultats influencés par des éléments capacitifs. Un tel résultat peut paraître surprenant, puisqu’un enroulement de transformateur consiste en un inducteur enroulé sur un noyau magnétique qui induit une tension et un courant dans un autre inducteur, mais la tension statique continue dans le noyau fausse la mesure de l’angle de phase.

Une telle expertise permet une analyse structurée et précise de l’état du transformateur et élimine le besoin de visites subséquentes afin de vérifier ou de valider les mesures précédentes, qui ont plus tard été contestées lors de l’analyse des données. Cela permet de sauver en coût et en temps, particulièrement dans les régions éloignées où les visites supplémentaires sont coûteuses et souvent difficiles à planifier.

Manipulation de l’équipement

En comprenant clairement le fonctionnement et le résultat attendu des essais, on pourra plus facilement déterminer si le transformateur a été évalué correctement. La plupart du temps, lorsqu’on obtient des résultats erronés, cela signifie qu’il faut corriger la configuration d’essai. Malheureusement, un équipement d’essai utilisé de façon incorrecte cesse rapidement d’être fiable. De tous les types d’équipement utilisés pour les essais sur le terrain, ce sont les câbles et les fils d’essai qui sont les plus sujets aux défaillances. Ranger et déballer les fils à de nombreuses reprises peut créer un effort de fatigue à la longue si les fils ne sont pas enroulés correctement. Les câbles coaxiaux d’essai sont susceptibles d’entortillage ou de défaillance s’ils sont manipulés sans soin ou enroulés incorrectement par temps froid. Il arrive souvent que les transformateurs doivent être mis à l’essai en hiver, moment où l’équipement d’essai est le plus exposé aux dommages. On peut prévenir les dommages internes en veillant à ce que l’équipement d’essai soit maintenu dans la plage de températures d’exploitation prescrite avant d’être utilisé. Enrouler correctement les fils aide à prévenir les dommages.

Bien enrouler les câbles

Peu importe la saison, il faut enrouler correctement les câbles pour avoir la certitude que l’équipement d’essai produira des résultats exacts et cohérents. À cette fin, tous les câbles, peu importe leur type, devraient être enroulés en sens horaire, sans être entortillés ou pliés. Plus un fil ou câble est épais, plus grande doit être la boucle. Il ne faut jamais forcer sur les câbles coaxiaux et les fils minces d’essai pour les enrouler autour des mains ou des avant-bras, car cela provoque un début d’effort de fatigue. Lors de la fabrication des fils, le cuivre et l’aluminium sont extrudés en sens horaire; les faisceaux de fils sont torsadés en sens horaire. Ces faisceaux sont revêtus d’un blindage qui est enroulé en sens horaire sur les fils. Le blindage tressé est le seul type de blindage bidirectionnel, mais les conducteurs qu’il renferme sont extrudés et torsadés en sens horaire.

Sachant cela, on devine aisément que forcer un câble ou un fil d’essai en sens antihoraire pour le ranger dans un sac de fils aura pour effet de dérouler les conducteurs à l’intérieur de l’isolant. Torsader et détorsader les fils à répétition de cette manière les endommagera à la longue. Cette dégradation est accélérée par le froid. De plus, forcer un câble peut fissurer l’isolant s’il est gelé et provoquer des courts-circuits entre les conducteurs, ce qui peut mener à une défaillance interne de l’équipement d’essai. Or, une telle défaillance est particulièrement dangereuse avec de l’équipement haute tension.

Pour conclure

Pour offrir un service d’essais sur le terrain optimisé et efficace, il est très important de bien comprendre les protocoles sur le chantier, les limites de l’équipement d’essai à déployer et les effets de l’influence des conditions météorologiques. Une bonne compréhension de la géométrie interne de l’objet d’essai et une base de connaissances sont aussi des éléments clés pour évaluer et pour comprendre les résultats obtenus à partir de chacun des essais essentiels qui ont été effectués. En résumé, pour tester les transformateurs de puissance sur le terrain, il faut savoir à quoi s’attendre des résultats des tests, comprendre et respecter les procédures d’essai et bien manipuler l’équipement d’essai.

N’hésitez pas à faire appel à l’équipe de BBA pour en savoir plus sur la mise à l’essai des transformateurs.

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