Les transformateurs de puissance de qualité élevée

Un transformateur de puissance de qualité élevée, correctement conçu et avec des protections adéquates, une bonne supervision, est très fiable. On compte moins de 1% de défaut par an et par transformateur.

Un défaut sur un transformateur de puissance est plus grave que sur une ligne, qui est réparée sur place et prend moins de temps que pour

2/ Causes de défauts

La diminution de l’isolement cause l’endommagement de l’isolement des enroulements, qui entraîne des courts-circuits et défauts terre. Défauts causant des dommages sévères sur l’enroulement et le noyau du transformateur. Une surpression peut aussi survenir dans le réservoir et l’endommager.

La perte d’isolement entre enroulements ou entre enroulement et noyau est causée par :

--un vieillissement du transformateur du à un échauffement de longue durée

--une contamination de l’huile

--des décharges corona sur l’isolation

--Surtensions transitoires dues à la foudre ou aux manœuvres

--Forces électrodynamiques sur les enroulements dues aux courants élevés de défauts externes ou aux courants d’enclenchement lorsque le transformateur est mis sous tension.

3/Relais de protection

3.1 Généralités

Lorsqu’un défaut arrive sur un transformateur de puissance, les dommages sont proportionnels au temps d’effacement du défaut. Le transformateur doit être déconnecté le plus rapidement possible. Il est clair qu’une protection rapide et fiable doit être utilisée pour détecter les défauts et effectuer un déclenchement dans les délais.

La surveillance du transformateur de puissance peut être également utilisée pour détecter les conditions anormales pouvant entraîner le développement de défaut.

La taille et la tension du transformateur influencent le choix de la surveillance et du relais de protection utilisé pour limiter un défaut éventuel. Le prix de ces derniers est négligeable, comparé au prix du transformateur et au coût des dommages dus au défaut.

Avec les transformateurs avec conservateur d’huile, on utilise habituellement les protections suivantes :

Transformateur de puissance ≥ 5 MVA

Contrôle et surveillance de la pression : relais Bucholz Ansi 63

Protection contre les surcharges Ansi 51, supervision de la température des enroulements Ansi 26

Protection contre les court-circuit : overcurrent Ansi 50

Protection contre les défauts à la terre Ansi 50N

Protection différentielle Ansi 87T

Relais de pression dans le compartiment régleur en charge

Indicateur de niveau d’huile

*Transformateur de puissance < 5 MVA

Contrôle et surveillance de la pression : relais Bucholz Ansi 63

Protection contre les surcharges Ansi 51, supervision de la température des enroulements Ansi 26

Protection contre les court-circuit : overcurrent Ansi 50

Protection contre les défauts à la terre Ansi 50N

Indicateur de niveau d’huile

3.2 Protection différentielle de type « faible impédance » ( low impédance)

Une protection différentielle compare les courants entrant et sortant du transformateur. Des TC auxiliaires pour ajustement de l’angle de phase et du rapport ont nécessaires. Le rapport de correction est calculé avec le régleur en charge en position médiane.

Dans les relais de protection numériques, ces TC ne sont pas nécessaires. Le déphasage, le niveau de tension, et le rapport de TC sont programmés dans le relais et compensés lors de la mesure du courant différentiel. Le filtrage du courant homopolaire ″ zéro séquence curent ″

est effectué également par logiciel, alors que dans les relais statiques ceci était réalisé en introduisant dans les TC auxiliaires un enroulement en delta.

Une protection différentielle doit opérer rapidement quand le courant différentiel mesuré est supérieur à la valeur programmée dans le relais, et uniquement pour un défaut dans sa zone. La protection doit être stable cependant pour les défauts suivants :

Inrush current ou surcharge courant à l’enclenchement

Défauts francs

Surexcitation (surflux) du transformateur.

Ceci est valable, même avec un régleur en position extrême.

Inruch current Ansi 68

Ce courant apparaît lors de la mise sous tension du transformateur. L’amplitude et la durée dépendent :

de la taille et de la conception du transformateur

de l’impédance de la source

de la rémanence du noyau

du point de l’onde sinusoïdale auquel le transformateur est mis sous tension.

Ce courant peut apparaître et se développer dans toutes les phases, même dans un neutre mis à la terre. Il peut être de 5 à 10 fois le courant nominal du transformateur. Il est maximal lorsque le transfo est mis sous tension au point initial zéro. (la tension passe par zéro).

Si le flux magnétique résultant du courant IR prend la même direction direction que le flux rémanent dans le noyau, les deux flux s’additionnent alors et c’est la saturation du noyau. A la saturation, le courant IR est limité uniquement par l’impédance de la source et l’impédance résiduelle du transformateur. Si le flux du au courant IR est opposé au flux rémanent, dans ce cas, pas de saturation. Et IR est relativement faible. IR dépend du point de l’onde sinusoïdale

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