Identifier les problèmes de vieillissement et d'installation dans une traversée HT

Contexte

Les traversées 69 kV concernées sont installées sur un transformateur à deux enroulements Dyn1 de 10 MVA, 69/13,09 kV. Après avoir terminé la maintenance du changeur de prise en charge (OLTC) sur ce transformateur datant de 1969, le fournisseur a effectué des tests électriques.

En résumé

Tests du facteur de puissance de la fréquence de ligne de transformateur (LF PF) global :
les pertes mesurées pour les systèmes d'isolation basse tension à la masse (CLG) et haute tension à la masse (CHG) étaient supérieures à celles mesurées pour le système d'isolation des enroulements, ou haute à basse tension (CHL), du transformateur.

Les résultats des tests LF PF corrigés en fonction de la température (c.-à-d. équivalente à 20 °C) pour les composants d'isolation CLG et CHG se trouvaient dans les limites acceptables (< 0,5 %), et même dans les limites définies pour les transformateurs récents. Cependant, le résultat du test CHG LF PF (0,43 %) était environ 1,8 fois supérieur au résultat du test CHL LF PF (0,24 %) (voir Tableau 1).

Tableau 1 : Résultats du test LF PF global du transformateur - État initial

Sur la base d'expériences récentes d'utilisation de tests de réponse en fréquence diélectrique à bande étroite (NB DFR) et de détection de problèmes cachés non identifiés par les tests LF PF, un test NB DFR a été effectué. Un test NB DFR mesure le pourcentage (%) du FP ou du FD à différentes fréquences, allant de 1 Hz à 505 Hz.

En outre, le spécialiste des tests a effectué des tests de LF PF de C1 à 10 kV sur les traversées d'enroulement côté haut du transformateur (Tableau 2). La traversée H3 a produit des résultats de test LF PF élevés (mesurés et corrigés en fonction de la température), nettement supérieurs aux résultats des traversées soeurs montées sur le même transformateur. Par conséquent, les résultats des tests LF PF avec correction individuelle de la température pour les traversées H1 et H2 ont été classés comme corrects (G), tandis que les résultats correspondants pour la traversée H3 ont été classés comme indiquant un vieillissement (A).

Les résultats du test affichaient également une anomalie intéressante dans les valeurs de « correction de la température individuelle ». Un facteur de correction de la température (TC) est utilisé pour déterminer la valeur LF PF équivalant à 20 °C d'un échantillon testé, lorsque l'échantillon est un facteur de puissance testé à une température autre que 20 °C.

Un facteur ITC est un facteur TC unique à chaque échantillon testé, car il est basé sur l'état spécifique de l'échantillon. Notez que le facteur ITC pour la traversée H3 (~0,6) est différent des facteurs ITC déterminés pour les traversées H1 et H2 (~1,04). La diversité de ces facteurs ITC indique clairement que la traversée H3 présente une condition d'isolation différente de celle des traversées H1 et H2.

Examen du test de la traversée de transformateur C1

Les facteurs ITC sont beaucoup plus précis que les facteurs TC accessibles dans un tableau de référence. Pour souligner le problème avec les tableaux de référence de correction de température, tenez compte des points suivants :

1. Si l'utilisateur final s'était appuyé sur des tables de correction, le facteur TC aurait été déterminé en fonction de la moyenne des températures ambiante et de la traversée. Cela aurait donné lieu à un facteur TC proche de l'unité pour les trois traversées, valide pour les traversées H1 et H2, mais pas pour H3.

2. Dans ce scénario, la traversée H3 aurait été retirée en raison d'une valeur FP > 1 %. Toutefois, si la traversée était testée à 10 °C au lieu d'environ 30 °C, ses résultats de test FP mesurés avec correction de la température selon les tableaux de référence pouvaient avoir été suffisamment bas pour répondre aux critères d'acceptation en tant qu'unité normale et ancienne.

    

Tableau 2 : Résultats des tests C1 pour les traversées côté haut, y compris les résultats LF PF à 10 kV et NB DFR à 250 V, mesurés avec correction de la température via la méthode ITC

Compte tenu des résultats du test LF PF, le fournisseur a effectué des tests NB DFR sur les traversées côté haut. Les mesures de 1 Hz et 505 Hz de ce test sont fournies dans le Tableau 2. Fournis sous forme de tableau, ces résultats confirment le bon état et le classement en tant que « correct » des traversées H1 et H2, mais entraînent un classement « à étudier » pour la traversée H3.

Figure 1 : Résultats des tests NB DFR mesurés pour les bus de 69 kV côté haut

Les résultats du test NB DFR pour la traversée H3 (courbe bleue sur la Figure 1) ont révélé les deux caractéristiques électriques inquiétantes suivantes. Le fournisseur a donc remplacé la traversée.

Une traversée en bon état indique une valeur FP avec correction de la température ITC ≤ 1 % à 1 Hz. Le résultat du test FP 1 Hz corrigé en fonction de la température ITC de la traversée H3 était de 7,92 % (Tableau 2).

Le résultat du test LF PF à 10 kV, 1,1 % (Tableau 2), et le résultat du test LF PF à 250 V, une tension de test NB DFR typique, 0,8 % (Figure 1), sont différents. Cela implique une dépendance de tension des résultats du test LF PF.

Tableau 3 : Résultats du test avant installation de C1 pour la traversée de remplacement H3, LF PF 10 kV
et NB DFR 250 V

Avant l'installation dans le transformateur, les tests LF PF et NB DFR ont été effectués
sur la traversée de remplacement H3 pour confirmer son intégrité. Les résultats des tests LF PF et NB DFR ont indiqué que la traversée est en bon état (G) (Tableau 3) (Figure 2).

Figure 2 : Résultats du test NB DFR avant installation pour la traversée de remplacement H3

Après avoir remplacé la traversée H3, le fournisseur a répété les tests LF PF globaux sur le transformateur pour observer l'effet du remplacement de la traversée H3 sur les caractéristiques générales du test d'isolation de l'enroulement HT (Tableau 4). Une amélioration notable a été constatée.

Tableau 4 : Résultats du test LF PF global du transformateur à 10 kV après le remplacement de la traversée H3

Une fois le problème corrigé dans les résultats des tests globaux d'isolation de
l'enroulement, le personnel du fournisseur a terminé sa procédure de routine actuelle
en réalisant un test LF PF à 10 kV sur la traversée H3 de rechange installée (Tableau 5).

Tableau 5 : Résultats du test post-installation de C1 pour la traversée de remplacement H3, LF PF 10 kV
et NB DFR 250 V

Le résultat du test LF PF mesuré de 10 kV pour la traversée de remplacement H3 était acceptable. Toutefois, le résultat du test LF PF avec correction de la température ITC est d'environ 1,5 fois la valeur mesurée, tandis que les résultats mesurés à 1 Hz et les résultats avec correction de la température ITC sont presque identiques. Le résultat du test FP à 505 Hz est à la fois non typique et nettement supérieur aux résultats du test FP à 505 Hz pour les traversées H1 et H2.

Les tests NB DFR réalisés sur la traversée H3 de rechange installée ont révélé une réponse non typique, avec des pertes anormalement élevées dans la plage de haute fréquence (courbe bleue sur la Figure 3).

Les données impliquaient l'intégrité du raccord entre la bride de la traversée et le réservoir mis à la masse. Pour vérifier le problème de mise à la terre suspecté, le spécialiste des tests a appliqué une tresse de masse sur la bride de la traversée et a répété les tests LF PF et NB DFR (Tableau 6). Une amélioration significative a été observée dans les résultats de test LF PF et la réponse diélectrique en utilisant la tresse de masse (courbe verte sur la Figure 3).

Il convient de noter que le spécialiste des tests sur le terrain n'avait aucune expérience préalable en matière de détection d'une mise à la masse incorrecte de la bride. Lorsqu'on lui a présenté la cause probable de cette anomalie à 505 Hz, le spécialiste a utilisé un multimètre pour mesurer la résistance entre la masse du réservoir et la bride de la traversée, sans remarquer de problème de résistance. Ce n'est qu'avec l'utilisation d'un instrument de test de faible résistance à quatre bornes que le spécialiste était capable de détecter une différence « avant et après ». Cela souligne la sensibilité exceptionnelle du test NB DFR pour détecter une mise à la masse insuffisante de la traversée.

Les courbes NB DFR de la traversée H3 d'origine, de la traversée H3 de rechange avant l'installation, après l'installation avec une mise à la masse incorrecte et enfin dans son état « réparé » après la restauration d'une mise à la masse correcte sont illustrées à la Figure 5. Cela permet d'avoir un rappel visuel du degré de détérioration important de la traversée d'origine, de la pertinence du test NB DFR pour la vérification postinstallation et de l'aspect que doit avoir la courbe DFR d'une traversée en bon état.

Figure 5 : Courbes des tests NB DFR de la traversée H3 de l'état « initial » à l'état « réparé »

À retenir

Le test LF PF est la principale approche d'évaluation de l'isolation HT. Des différences significatives entre les mesures UST et GST peuvent nécessiter une enquête plus approfondie. Les traversées font partie de la mesure GST globale d'un transformateur et peuvent donc être un facteur expliquant un résultat de test LF PF élevé entre
l'enroulement et la masse. Megger recommande de tester systématiquement les traversées équipées d'un capteur de test ou d'un capteur de potentiel.

Les tableaux de référence de correction de température ne sont pas précis pour les traversées dont l'isolation est compromise. Le seul moyen fiable d'accéder à la valeur réelle et équivalente du LF PF à 20 °C est de déterminer le facteur ITC de l'échantillon testé.

Le test NB DFR dans la plage 1 Hz à 505 Hz confirme la dégradation précoce et avancée de l'isolation de la traversée.

Après l'installation d'un joint, il est recommandé de réaliser un test NB DFR pour détecter tout problème de mise à la terre.

Les résultats des tests PF à 1 Hz et 505 Hz pour les traversées ont une signification particulièrement importante. Comme l'explique avec enthousiasme Vince Oppedisano, de Megger, ils constituent le « microscope » des tests d'isolation.

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