Processus d’enquête sur les défaillances des transformateurs

14 octobre, 2020 | Blogue

Sean Barker

Sean Barker, ing. c.

Ingénieur électrique

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Vivian Chan

Vivian Chan, ing.

Ingénieure électrique

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Les défaillances des transformateurs sont malheureusement inévitables et peuvent se manifester de plusieurs façons. Lorsque survient une telle défaillance, il est important d’en définir la cause.

En raison de leur conception sur mesure et de leur grande variété d’utilisations, les transformateurs font partie des composants les plus complexes d’un réseau. En cas de défaillance, l’un des défis les plus exigeants consiste à comprendre la conception, la fabrication, les résultats des essais de vérification et l’interaction du transformateur en cause avec les événements du réseau. Par conséquent, la cause réelle d’un incident ne peut jamais être expliquée par une réponse simple.

Les défaillances au cours des essais d’acceptation en usine

Il est facile de présumer que les défaillances qui se produisent pendant les essais sont causées par l’essai qui est en cours. Ce n’est toutefois pas toujours le cas puisque des essais précédents peuvent avoir causé des dommages passés inaperçus. La majorité des défaillances liées aux tests sont d’ordre diélectrique ou thermique, et présentent une variété de données sur les caractéristiques. Par conséquent, un œil expérimenté et une connaissance approfondie du produit sont nécessaires pour déterminer les principaux facteurs contributifs en vertu d’un processus d’élimination établi et dans un environnement bien contrôlé.

Les défaillances en service

Les défaillances en service sont souvent plus difficiles à évaluer car elles se produisent la plupart du temps « sans témoin » et exigent un exercice de collecte des données approfondi afin de déceler des éléments clés et des indicateurs de modes de défaillance précis. Dans ces situations, puisque les premières inspections sont effectuées de l’extérieur, une « image mentale » de la configuration interne du transformateur s’avérera des plus précieuses. Cela facilite la préparation d’un programme d’essai ciblé et la compréhension des résultats en vue d’établir une corrélation avec les données recueillies de l’événement en cause. Les problèmes liés à l’opération du réseau ajoutent de la complexité à l’investigation des défaillances en service, car il interagit avec le transformateur et peut jouer un rôle important dans des événements particuliers. Ceux-ci comme hypothèses de cause doivent tous être évalués au début de l’enquête et éliminés seulement en présence de preuves concrètes.

Le processus d’investigation : la santé et la sécurité d’abord

Lorsqu’une défaillance se produit, il est très important de garder l’esprit ouvert. Il faut d’abord allumer notre « radar » Santé, sécurité et environnement (SSE) afin d’assurer notre sécurité et celles des autres personnes qui participent au diagnostic de la cause profonde possible.

L’environnement général sur les lieux de l’enquête est susceptible de présenter de nombreux dangers potentiels, notamment si des travaux en hauteur ou dans des espaces clos sont nécessaires ou en présence de tensions appliquées ou de surtensions. Ces facteurs doivent tous être pris en compte dans l’analyse systématique et méthodique de la défaillance.

La précipitation peut entraîner des infractions involontaires aux règles SSE ou faire en sorte qu’un élément de preuve essentiel ne soit pas recueilli ou analysé de façon appropriée. La contamination d’éléments de preuve importants est aussi possible dans un tel contexte.

En pratique

Les travaux d’enquête sur les défaillances doivent être méthodiques. Idéalement, une approche fondée sur un processus d’élimination systématique doit être respectée.

Les éléments de preuve doivent être recueillis et conservés de façon appropriée en attendant d’être examinés par un expert. La collecte des données pertinentes est importante, mais il faut aussi savoir comment les obtenir (où et de qui). L’ingénieur responsable de l’enquête doit pouvoir :

  • communiquer avec les employés de différents niveaux et de différents services du fabricant;
  • préciser le type de renseignements requis et sous quels formats;
  • évaluer l’information et établir si elle est pertinente;
  • formuler des hypothèses logiques;
  • poser des questions aux exploitants et au fabricant, faire des suggestions positives et constructives et prendre des mesures pour corriger la situation;
  • faire preuve de souplesse et définir les mesures appropriées en fonction de l’évaluation continue des preuves et des résultats reçus;
  • appuyer activement le processus.

Enfin, il faut traduire par des actions tous les résultats des enquêtes sur les causes profondes. L’expert en évaluation doit :

  • être en mesure de présenter clairement les résultats et les conclusions des analyses des causes profondes au fabricant et au client;
  • s’assurer que le fabricant et le client aient le même niveau de compréhension des informations;
  • appuyer la recherche et l’exécution des solutions en présentant des options pratiques et réalistes dans le but de trouver le meilleur compromis pour toutes les parties.

La clé pour offrir un appui efficace est la capacité de définir des actions qui sont claires et des responsabilités spécifiques convenues dans le cadre des échéanciers d’exploitation imposés.

Exemples d’éléments à prendre en compte durant une enquête

En tout temps, la sécurité du personnel et la gestion des risques efficace doivent demeurer les priorités.

Transformateurs secs :

  • Accès relativement facile à la partie active pour l’inspection virtuelle.
  • Absence de données sur les analyses des gaz dissous.
  • Possibilité d’effectuer certains essais sous basse tension.
  • Possibilité d’effectuer certains essais de décharges internes partielles sur place.
  • Le système d’isolation à l’air peut se « récupérer » après des décharges transitoires sans laisser de trace.

Transformateurs remplis de liquide isolant :

  • La partie active est initialement moins accessible et des protocoles de travail en espaces clos peuvent être nécessaires.
  • Caractéristiques du liquide utilisé.
  • Les résultats d’analyses des gaz dissous pour supporter l’investigation.
  • Possibilité d’effectuer certains essais sous basse tension.
  • Certains essais de décharges internes partielles peuvent être effectués sur place.
  • Le système d’isolation au liquide peut se « récupérer », mais laisse souvent des indices.

Conditions d’exploitation du transformateur

  • Prolongement vers des systèmes existants et des interconnexions.
  • Connexion de charges inductives (qui peut causer des harmoniques importantes).
  • Installations de certains types de commutateurs à proximité des transformateurs.
  • Transformateurs opérant à la fin de longues lignes de transmission.
  • Surtensions transitoires très rapides (VFTO) ou ferrorésonnance.
  • Efficacité du programme d’entretien.
  • Impacts environnementaux.

Conclusion

Toutes les défaillances de transformateurs doivent être évaluées à partir des preuves tangibles, sans idées préconçues, en utilisant une approche systématique et méthodique visant à identifier et à éliminer les facteurs contributifs. L’expérience de l’ingénieur responsable de l’investigation est un élément clé pour garantir que toutes les avenues possibles sont étudiées de façon rigoureuse et que les registres sont préparés et mis à jour. Il revient à l’ingénieur de présenter les résultats et des recommandations au client de manière claire et efficace.

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