La triade des tests de transformateur

La semaine dernière, nous vous avons emmené avec nous dans un road trip sur les magnifiques plages ensoleillées de Californie, où les événements ont pris une mauvaise tournure lors des festivités locales de l'Oktoberfest.    Si vous étiez trop occupé pour vous joindre à nous la semaine dernière, pas de problème. Nous savons qu'il est difficile de se concentrer sur un blog en plein mois d'octobre, alors que la citrouille et ses arômes nous entourent. Pas d'inquiétude.  Vous trouverez ici tous les détails du fiasco de ce festival, que vous pourrez découvrir en sirotant un latte aromatisé à la citrouille et en dégustant une tranche de pain... à la citrouille évidemment.

Les tests de transformateur peuvent être divisés en trois catégories : la mise en service, les contrôles de routine et les tests de diagnostic. Pour chacune de ces catégories, nous allons explorer (et définir) les tests recommandés concernés. Veuillez noter que la plupart des tests se divisent également en plusieurs catégories. Exaltant. Cependant, nous ne vous expliquerons les tests qu'une seule fois. Vous devrez donc vous reporter à une section précédente si vous souhaitez un rappel. Tout est clair ? Si ce n'est pas le cas, vous verrez rapidement ce dont nous parlons dans la première section. C'est parti.
 

Mise en service

Lorsque vous installez un nouveau transformateur sur site (c'est-à-dire lors de la mise en service), les tests permettent de révéler les contraintes ou les dommages éventuels subis par l'équipement lors de son transport. Les déplacements sont compliqués et les transformateurs sont particulièrement vulnérables à la pénétration d'humidité pendant le processus d'installation. Lors de la mise en service, des tests devront également être effectués pour s'assurer que le transformateur fonctionne à des niveaux équivalents à ceux déterminés dans l'usine du fabricant. Vous devrez également établir des valeurs de référence auxquelles seront comparés les résultats des futurs tests. Sans cela, vous aurez du mal à diagnostiquer efficacement les problèmes futurs, car vous ne saurez pas à quoi ressemble un transformateur « sain ».

Vous risquez maintenant d'être effrayé par la liste des tests recommandés. C'est plutôt vaste. Mais vous ne les faites qu'une seule fois ! Alors, mettez toutes les chances de votre côté. Voici en tout cas la liste des tests.

Rapport de transformation d'un transformateur (TTR) : Le test TTR (vous voyez ce qu’on fait là ?) permet de confirmer que votre transformateur a un rapport de spires au primaire/secondaire correct. Attendez une seconde, qu'est-ce qu'une spire ? Question très importante. Consultez le graphique ci-dessous pour obtenir une présentation très simple d'un transformateur. C'est assez facile à comprendre. En fait, deux fils (primaire et secondaire) sont enroulés autour d'un noyau en fer. Cela crée une bobine. Et une « spire » correspond en fait simplement à une des boucles autour du noyau. Une tension est injectée dans la première bobine (primaire), ce qui génère un courant dans la bobine et magnétise le noyau de fer. Ce flux magnétique crée un courant dans la bobine secondaire. Toujours avec nous ? Voici la partie la plus importante. La capacité du transformateur à augmenter ou diminuer la tension dépend directement du rapport du nombre de spires entre la bobine primaire et la bobine secondaire. Un test TTR peut vous aider à identifier les spires en court-circuit, les enroulements ouverts, les raccordements d'enroulement incorrects ou d'autres défauts.
 

Facteur de puissance : Dans ce type de test CA, nous appliquons une tension connue et mesurons la fuite ou la perte de courant qui en résulte (à partir de l'isolation électrique). Si vous connaissez déjà les tests de résistance d'isolement, vous comprenez probablement déjà ce dont nous parlons. Une mesure du facteur de puissance vous aidera à évaluer l'intégrité de l'isolation électrique de votre transformateur. Dans une situation idéale, votre facteur de puissance serait nul. Mais une isolation n'est jamais parfaite. Une petite quantité de courant de fuite est toujours présente, vous devez donc vous attendre à des valeurs légèrement supérieures à zéro. Si vous êtes passionné de physique et de mathématiques, vous pourriez être intéressé par la définition réelle du facteur de puissance. Il s'agit du cosinus de l'angle de phase entre la tension et le courant. Nous n'avons malheureusement pas le temps d'approfondir cela pour le moment, mais nous voulons toujours vous donner toutes les informations possibles.

Facteur de puissance à fréquence variable et réponse en fréquence diélectrique (DFR) : La mesure du facteur de puissance seule ne permet pas d'obtenir une vue complète de l'isolation d'un transformateur. C'est là que ces deux tests entrent en jeu. Le facteur de puissance à fréquence variable est un excellent atout pour la mesure traditionnelle du facteur de puissance, puisqu'il permet d'identifier le facteur de correction individuelle en température (CIT) de votre système.  Si vous intervenez sur plusieurs transformateurs, certains appareils de test peuvent identifier automatiquement le CIT et vous donner ainsi une mesure du facteur de puissance corrigé en température, dans laquelle vous pouvez avoir toute confiance. Ça vous plaît n'est-ce pas ? Ne vous inquiétez pas, nous n'avons pas oublié le test DFR.  Le test de réponse en fréquence diélectrique permet d'évaluer avec précision et fiabilité l'humidité de l'isolation et la conductivité de l'huile de votre transformateur.  Vous souvenez-vous de ce truc sur l'huile isolante que nous avons abordé la semaine dernière ? Ça vous revient ? Une teneur élevée en humidité limite la capacité de charge et accélère le vieillissement de votre transformateur. Vous savez ce qu'on dit : « Personne n'aime les transformateurs vieillissants ». C'est une plaisanterie, personne n'a jamais dit ça. Mais nous espérons que vous mesurez la gravité d'une pénétration d'humidité.

Pertes (en watts) et courant du parafoudre : Un parafoudre est un composant mis à la terre, installé sur le transformateur pour le protéger des surtensions transitoires. Le parafoudre se comporte comme un système d'isolation, par conséquent, la mesure des pertes (en watts) et du courant à l'aide d'un test de facteur de puissance vous donnera généralement une bonne indication de contamination ou de détérioration potentielle de votre parafoudre. Bien que ce test ne mesure pas les capacités de mise à la terre du parafoudre, si son isolation est défaillante, il est fort probable que sa capacité de mise à la terre soit également compromise. Double coup dur.

Résistance d'enroulement Ce test permet d'identifier les enroulements défectueux (ouverts ou en court-circuit) et de vérifier l'intégrité des différents commutateurs et des connexions soudées ou mécaniques. Concernant votre transformateur, une mauvaise conception, mais également l'assemblage, la manipulation et le transport, l'environnement et une surcharge, peuvent entraîner des problèmes ou des pannes.  Grâce au test de résistance d'enroulement, vous pourrez dormir sur vos deux oreilles si votre appareil de test vous assure que les connexions et la résistance d'isolement sont bonnes.

Analyse de la réponse en fréquence de balayage (SFRA) : Nous pourrions consacrer un blog entier à vous former sur la SFRA, mais nous n'avons malheureusement pas le temps aujourd'hui.  Si vous êtes toujours avec nous et que vous souhaitez en savoir plus, consultez ce webinaire.En attendant, nous allons essayer de vous expliquer la SFRA en une ou deux phrases. Avec la SFRA, vous pouvez obtenir un GRAND nombre de résultats, notamment : mouvements du noyau, terres du noyau défectueuses, déformations et déplacements des enroulements, effondrement partiel des enroulements, spires en court-circuit et bien plus encore, mais là nous sommes déjà hors d'haleine. Ce test est particulièrement pratique étant donné qu'il permet de détecter les problèmes de noyau ainsi que les problèmes mécaniques et électriques en une seule fois. Waouh. Lors de la mise en service de votre transformateur, la SFRA vous donne une « empreinte » que vous pourrez utiliser ensuite comme référence de comparaison pour les futurs tests. Chaque transformateur a une empreinte digitale unique. Est-ce qu'il y a plus spécial que cela ? Non.
 

OK, petite parenthèse sur le nouveau vocabulaire. Changeur de prises. Ces éléments régulent la tension de sortie d'un transformateur en modifiant le nombre de spires d'un enroulement, et par conséquent le rapport de transformation du transformateur. Vous avez compris ? Bien, vous devez savoir cela pour continuer. Vous devez également noter que tous les transformateurs ne sont pas équipés de changeurs de prises. Ainsi, si vous mettez en service un transformateur sans changeur de prises, vous pouvez ignorer les tests spécifiques au changeur de prises. Désolé, c'était si évident ?
 

Test de courant d'excitation : Si vous cherchez un test qui vous aidera à identifier les défauts du noyau et des bobines de votre transformateur, vous l'avez trouvé. Ce test permet de mesurer et d'enregistrer les valeurs de courant d'excitation de chaque phase individuelle, et d'identifier ainsi les divers problèmes liés aux changements de prises (contacts desserrés, câblage incorrect, spires ouvertes ou en court-circuit, etc.). Pour minimiser la quantité de courant, ces mesures sont généralement effectuées sur l'enroulement haute tension uniquement.  Si vous travaillez avec un transformateur triphasé, ne prenez les mesures que sur une phase à la fois.

Résistance d'enroulement dynamique : Ce test mesure le courant CC et la résistance, en fonction du temps, lorsque le changeur de prises en charge change la position de prise. En général, ce test permet d'évaluer l'intégrité de tous les composants qui créent, coupent ou transportent le courant lorsque le changeur de prises fonctionne.

Terre du noyau : Si vous vous retrouvez à effectuer des recherches sur les transformateurs pendant votre temps libre (nous ne jugeons pas), vous pouvez également vous pencher sur la résistance d'isolement CC. Ce test permet de vérifier la présence de mises à la terre involontaires du noyau et d'identifier tout problème potentiel au niveau de l'isolation de la terre du noyau. De faibles valeurs de résistance d'isolement entre le noyau et la terre peuvent indiquer un déplacement des tôles découpées du noyau ou une contamination de l'isolation noyau-terre.
 

Claquage diélectrique sur échantillon d'huile : Un transformateur sûr, efficace et heureux est un transformateur doté d'une huile isolante propre. De l'humidité, des gaz et des sédiments ou solides peuvent s'accumuler dans l'huile et altérer la qualité de l'isolation. Lors de ce test, un échantillon d'huile de votre transformateur est prélevé, puis une tension d'essai est appliquée entre deux électrodes et augmentée jusqu'à ce qu'un claquage électrique se produise. Les résultats sont ensuite comparés aux normes recommandées, vous saurez donc exactement à quel niveau se trouve l'huile de votre transformateur.

Rapport TC de traversée : Pour votre information, une traversée est un objet monté sur le dessus du transformateur, comme l'antenne d'un alien, qui amène le courant dans le transformateur via une barrière mise à la terre. Voir l'image ci-dessous. Elle peut également être placée sous un couvercle à l'intérieur de la cuve principale, mais cela semble moins sympa. Si vous utilisez un type spécifique de transformateur (transformateur de courant à traversée), ce test permettra d'identifier le rapport du nombre de spires entre primaire et secondaire.
 

Réactance de fuite : Vous avez presque terminé ! Le flux magnétique, que nous avons mentionné précédemment, n'est pas parfait. Parfois, de petites quantités de flux lient un enroulement à lui-même, plutôt que l'enroulement primaire et secondaire. Cela provoque une réactance (ou réactance de fuite) dans l'enroulement en question, ce qui peut entraîner des chutes de tension dans l'un ou l'autre des enroulements. Une bien mauvaise chose.
 

OK, ça fait beaucoup. Ne vous inquiétez pas, le reste de ce blog sera un jeu d'enfant maintenant que nous avons défini tous les éléments. Un peu de patience...
 

Contrôles de routine
 

Nous l'avons mentionné la semaine dernière, lors d'une maintenance de routine ou préventive, vous n'exécutez pas tous les tests possibles. Ce serait une très mauvaise utilisation de vos précieuses ressources. Au lieu de cela, vous devez examiner votre situation actuelle et identifier les tests les plus adaptés à l'ordre du jour. Y a-t-il un problème spécifique ? Ou recherchez-vous un outil de contrôle pour évaluer un problème ? Une fois que vous avez répondu à ces questions, voici la liste complète des tests que nous recommandons.
 

• Rapport de transformation d'un transformateur
• Rapport TC de traversée
• Facteur de puissance
• Facteur de puissance à fréquence variable
• Perte et courant du parafoudre
• Courant d'excitation
• Résistance d'enroulement 
• Claquage diélectrique sur échantillon d'huile
• Réponse en fréquence diélectrique (DFR)

Vous remarquez quelque chose ? Euh, oui. Nous en avons déjà parlé ! Parfait. Continuons.

Diagnostics

Ah, le moment que vous attendiez tous. La fin de ce blog. Le plus long blog sur les transformateurs de l'histoire du monde. Désolé. Il y a beaucoup d'informations à aborder ici.

Si vous essayez de faire le diagnostic d'un transformateur, alors n'importe quel test électrique est approprié. Cela NE signifie EN AUCUN CAS que vous devez effectuer tous les tests à votre disposition. Encore une fois, il faut avoir une réflexion critique ici. Utilisez les systèmes de votre transformateur, l'historique de fonctionnement et de test, ainsi que d'autres informations disponibles pour choisir un ou plusieurs tests de diagnostic.

Dans votre arsenal de tests potentiels, vous trouverez tous les tests que nous avons mentionnés jusqu'à présent. Non, nous n'allons pas encore les lister. Nous l'avons fait suffisamment non ? Cependant, nous avons seulement un (d'accord en fait deux) éléments supplémentaires à ajouter.

Réponse en fréquence des pertes vagabondes : Certains appareils vous permettent d'identifier les conditions de court-circuit qui peuvent exister entre les brins individuels d'un faisceau de conducteur. Ce test peut également aider à identifier les composants structurels susceptibles de contribuer au flux de fuite.

Décharge partielle : En cas de vide ou de bulle d'air dans votre isolation, une décharge partielle peut se produire. Bien qu'elles soient faibles en énergie, ces décharges libèrent de l'énergie thermique qui peut provoquer un vieillissement prématuré, des dégradations ou endommager l'isolation de votre transformateur. Aïe.

Waouh ! C'est fini. Vous avez réussi. Nous avons réussi. Si vous ne vouliez plus jamais lire quoi que ce soit sur les transformateurs, nous comprendrions...

- Meredith Kenton, Digital Marketing Assistant