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Les transformateurs de type sec occupent une place particuli\u00e8re dans la distribution d’\u00e9nergie. S’ils attirent rarement tous les regards au sein d’un poste \u00e9lectrique, ils constituent souvent le dernier rempart entre le r\u00e9seau de distribution et un b\u00e2timent accueillant du public, des \u00e9quipements \u00e9lectroniques sensibles ou une ligne de production ne tol\u00e9rant aucune interruption de service. Contrairement aux mod\u00e8les \u00e0 bain d’huile, ils remplacent l’huile min\u00e9rale \u2014 fluide de refroidissement et isolant classique \u2014 par de l’air et des isolants solides, g\u00e9n\u00e9ralement de la r\u00e9sine coul\u00e9e ou du papier impr\u00e9gn\u00e9 sous vide et pression. Cette diff\u00e9rence fondamentale conditionne tous les aspects en aval : comportement au feu, conformit\u00e9 environnementale et, surtout, modalit\u00e9s des essais effectu\u00e9s sur le transformateur tout au long de sa dur\u00e9e de vie.<\/p>\n
Les essais ne constituent pas un \u00e9v\u00e9nement unique. Il s’agit d’un processus \u00e0 plusieurs \u00e9tapes qui d\u00e9bute avant la sortie d’usine de l’appareil et se poursuit lors de la mise en service et de la maintenance p\u00e9riodique. Les essais applicables d\u00e9pendent de la conception, de la classe de tension et de la norme de r\u00e9f\u00e9rence \u2014 le plus souvent la norme IEC 60076-11 ou IEEE C57.12.01. Quelle que soit la norme, les essais se r\u00e9partissent en trois cat\u00e9gories : les essais de routine, auxquels chaque unit\u00e9 doit se soumettre ; les essais de type, qui valident une conception ; et les essais sp\u00e9ciaux, destin\u00e9s \u00e0 v\u00e9rifier des performances ou des exigences particuli\u00e8res.<\/p>\n
1. Essais de routine : les incontournables<\/strong><\/p>\n Les essais de routine sont r\u00e9alis\u00e9s sur chaque transformateur avant son exp\u00e9dition. Ils constituent la preuve fondamentale que l’appareil a \u00e9t\u00e9 correctement fabriqu\u00e9 et qu’il fonctionne conform\u00e9ment aux attentes. La liste ci-dessous est \u00e9tablie selon la norme IEC 60076-11 et trouve son \u00e9quivalent dans les normes IEEE.<\/p>\n Deux de ces param\u00e8tres m\u00e9ritent une mention particuli\u00e8re. L’imp\u00e9dance et les pertes en charge sont mesur\u00e9es en court-circuitant un enroulement et en appliquant une tension r\u00e9duite \u00e0 l’autre, puis en d\u00e9duisant l’imp\u00e9dance \u00e0 partir de la tension, du courant et de la puissance ; ce r\u00e9sultat d\u00e9termine le comportement du transformateur en cas de d\u00e9faut ainsi que sa capacit\u00e9 \u00e0 partager la charge avec d’autres unit\u00e9s. Les pertes \u00e0 vide et le courant \u00e0 vide sont mesur\u00e9s en alimentant un enroulement \u00e0 la tension nominale tandis que l’autre reste en circuit ouvert ; la puissance absorb\u00e9e correspond essentiellement aux pertes dans le noyau magn\u00e9tique, ce qui constitue l’indicateur le plus fiable de la qualit\u00e9 de l’acier du noyau. Un appareil pr\u00e9sentant des pertes \u00e0 vide anormalement \u00e9lev\u00e9es chauffera davantage et entra\u00eenera des co\u00fbts d’exploitation accrus tout au long de sa dur\u00e9e de vie.<\/p>\n Les d\u00e9charges partielles (DP) n\u00e9cessitent une attention particuli\u00e8re pour les transformateurs de type sec. Les DP consistent en des d\u00e9charges microscopiques se produisant \u00e0 l’int\u00e9rieur de cavit\u00e9s ou aux interfaces de l’isolation ; elles sont \u00e0 la fois un sympt\u00f4me et une cause de d\u00e9gradation. Un transformateur peut r\u00e9ussir un essai de tenue di\u00e9lectrique tout en pr\u00e9sentant un d\u00e9faut li\u00e9 aux DP susceptible de provoquer une d\u00e9faillance ult\u00e9rieure en service. Pour les mod\u00e8les \u00e0 enroulements coul\u00e9s dans la r\u00e9sine, la limite admissible est basse \u2014 environ 10 pC ou moins \u2014 ; c’est pourquoi la mesure des DP est devenue une proc\u00e9dure standard plut\u00f4t qu’une option.<\/p>\n La s\u00e9quence d’essais s’ach\u00e8ve par la mesure de la r\u00e9sistance d’isolement, souvent accompagn\u00e9e du calcul de l’indice de polarisation pour d\u00e9tecter la pr\u00e9sence d’humidit\u00e9, ainsi que par des v\u00e9rifications de l’isolation et des essais fonctionnels des accessoires : sondes de temp\u00e9rature, ventilateurs et changeurs de prises, le cas \u00e9ch\u00e9ant.<\/p>\n 2. Essais de type \u2014 Validation de la conception<\/strong><\/p>\n Les essais de type ne sont pas r\u00e9alis\u00e9s sur chaque unit\u00e9. Ils sont effectu\u00e9s sur un \u00e9chantillon repr\u00e9sentatif pour d\u00e9montrer que la conception r\u00e9pond aux performances sp\u00e9cifi\u00e9es ; les unit\u00e9s de s\u00e9rie issues d’une conception qualifi\u00e9e ne sont g\u00e9n\u00e9ralement pas soumises \u00e0 de nouveaux essais.<\/p>\n Le test le plus exigeant est celui de la mont\u00e9e en temp\u00e9rature. Il est plus crucial pour les transformateurs secs que pour tout autre type, car la dur\u00e9e de vie de l’isolation est directement li\u00e9e \u00e0 la temp\u00e9rature de fonctionnement. L’unit\u00e9 est soumise \u00e0 une charge nominale \u2014 parfois \u00e0 une surcharge sp\u00e9cifi\u00e9e \u2014 jusqu’\u00e0 ce que l’\u00e9quilibre thermique soit atteint, ce qui peut prendre plusieurs heures. La temp\u00e9rature des enroulements est mesur\u00e9e avec des capteurs int\u00e9gr\u00e9s ou par la m\u00e9thode de la r\u00e9sistance, o\u00f9 l’augmentation de la r\u00e9sistance des enroulements est convertie en une temp\u00e9rature moyenne des enroulements. L’augmentation doit rester dans les limites de la classe d’isolation \u2014 par exemple 100 K pour la classe F en conditions nominales. Ce test valide \u00e0 la fois la conception thermique et l’arrangement de refroidissement.<\/p>\n Le test d’impulsion de foudre est le deuxi\u00e8me pilier, bien qu’il soit parfois appliqu\u00e9 comme test de routine pour les applications critiques. Une forme d’onde standard de 1,2\/50 \u00b5s est appliqu\u00e9e \u00e0 chaque borne haute tension, et les traces de tension et de courant r\u00e9sultantes sont enregistr\u00e9es. Tout \u00e9cart par rapport \u00e0 la forme d’onde attendue \u2014 par exemple, une chute soudaine de tension \u2014 indique une d\u00e9faillance quelque part dans l’enroulement. Le test d’impulsion est plus exigeant pour les conceptions \u00e0 sec, car l’isolation solide se comporte diff\u00e9remment de l’huile, mais il reste la meilleure preuve de la capacit\u00e9 \u00e0 r\u00e9sister aux surtensions.<\/p>\n La d\u00e9termination du niveau sonore a pris de l’importance \u00e0 mesure que les transformateurs de type sec sont install\u00e9s plus pr\u00e8s des zones occup\u00e9es. Un appareil \u00e9mettant un bourdonnement de 65 dB dans un local \u00e9lectrique d\u00e9di\u00e9 est une chose ; le m\u00eame appareil \u00e0 c\u00f4t\u00e9 d’un service hospitalier ou d’un bureau en espace ouvert en est une autre. La pression acoustique est mesur\u00e9e en des points d\u00e9finis autour du transformateur sous tension nominale, \u00e0 la fois pour confirmer le niveau garanti et pour d\u00e9celer des sources de bruit anormales.<\/p>\n 3. Essais sp\u00e9ciaux \u2014 Lorsque la norme ne suffit pas<\/strong><\/p>\n Les essais sp\u00e9ciaux ne sont ni syst\u00e9matiques ni universellement exig\u00e9s. Ils sont r\u00e9alis\u00e9s lorsque l’acheteur les sp\u00e9cifie, lorsque l’application l’impose ou lorsque les essais de routine et de type laissent une question en suspens.<\/p>\n L’essai de tenue au court-circuit est le plus s\u00e9v\u00e8re. Un enroulement est mis en court-circuit tandis que la tension nominale est appliqu\u00e9e \u00e0 l’autre ; les courants r\u00e9sultants atteignent plusieurs fois le courant nominal, et les forces \u00e9lectromagn\u00e9tiques \u00e0 l’int\u00e9rieur des enroulements sont consid\u00e9rables. L’essai d\u00e9montre que les enroulements et leur structure de support r\u00e9sistent sans d\u00e9formation ni dommage \u00e0 l’isolation. Il est particuli\u00e8rement pertinent pour les transformateurs de type sec, car l’isolation solide ne poss\u00e8de pas les propri\u00e9t\u00e9s d’autocicatrisation de l’huile. Un enroulement qui se d\u00e9place l\u00e9g\u00e8rement sous l’effet des forces de court-circuit peut ne pas d\u00e9faillir imm\u00e9diatement, mais les contraintes m\u00e9caniques induites dans l’isolation conduisent \u00e0 une d\u00e9faillance pr\u00e9matur\u00e9e.<\/p>\n L’analyse de la r\u00e9ponse en fr\u00e9quence (FRA) est devenue une m\u00e9thode de diagnostic standard pour \u00e9valuer l’int\u00e9grit\u00e9 m\u00e9canique. Une gamme de fr\u00e9quences est inject\u00e9e dans un enroulement et la r\u00e9ponse est mesur\u00e9e sur un autre, produisant une signature qui refl\u00e8te la g\u00e9om\u00e9trie physique des enroulements et du noyau magn\u00e9tique. Compar\u00e9e \u00e0 une r\u00e9f\u00e9rence \u00e9tablie en usine ou lors d’un essai pr\u00e9c\u00e9dent, cette signature r\u00e9v\u00e8le toute d\u00e9formation de l’enroulement, tout d\u00e9placement du noyau ou toute autre modification m\u00e9canique invisible lors des essais \u00e9lectriques conventionnels. La FRA est particuli\u00e8rement utile apr\u00e8s un d\u00e9faut traversant ou une manipulation brutale lors du transport.<\/p>\n Lorsque l’appareil est destin\u00e9 \u00e0 un environnement difficile ou inhabituel, des essais climatiques, environnementaux et de comportement au feu peuvent \u00eatre sp\u00e9cifi\u00e9s. La norme IEC 60076-11 d\u00e9finit les classifications ci-dessous.<\/p>\n <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Les transformateurs de type sec occupent une place particuli\u00e8re dans la distribution d’\u00e9nergie. 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\n Essai<\/strong><\/td>\n Ce qu’il v\u00e9rifie<\/strong><\/td>\n Crit\u00e8re d’acceptation typique<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n \n R\u00e9sistance des enroulements<\/td>\n Continuit\u00e9 des conducteurs, qualit\u00e9 des jonctions, raccordement correct des prises<\/td>\n Mesur\u00e9e sur chaque prise ; \u00e9cart entre phases de quelques pour cent au maximum<\/td>\n<\/tr>\n \n Rapport de transformation et d\u00e9phasage<\/td>\n Que l’appareil d\u00e9livre la tension command\u00e9e et que le groupe vectoriel (par ex. Dyn11) est correct pour la mise en parall\u00e8le<\/td>\n Mesur\u00e9 sur chaque prise ; rapport dans la tol\u00e9rance de la CEI 60076-1 (g\u00e9n\u00e9ralement \u00b10,5 %)<\/td>\n<\/tr>\n \n Imp\u00e9dance de court-circuit et pertes en charge<\/td>\n Limitation du courant de d\u00e9faut, r\u00e9partition de la charge, pertes I\u00b2R et pertes parasites<\/td>\n Imp\u00e9dance \u00e0 \u00b110 % de la valeur garantie ; pertes en charge conformes \u00e0 la garantie<\/td>\n<\/tr>\n \n Pertes \u00e0 vide et courant \u00e0 vide<\/td>\n Qualit\u00e9 de la t\u00f4le magn\u00e9tique, serrage du circuit magn\u00e9tique, courant magn\u00e9tisant<\/td>\n Conforme \u00e0 la garantie ; tol\u00e9rance usuelle de +15 % sur les pertes \u00e0 vide<\/td>\n<\/tr>\n \n Tension appliqu\u00e9e de source s\u00e9par\u00e9e (AV)<\/td>\n Int\u00e9grit\u00e9 de l’isolation principale \u00e0 la terre et entre enroulements<\/td>\n Une minute au niveau d’essai sp\u00e9cifi\u00e9 sans claquage<\/td>\n<\/tr>\n \n Tension induite (IV \/ ACSD)<\/td>\n Isolation entre spires et entre couches, que l’essai de source s\u00e9par\u00e9e ne sollicite pas enti\u00e8rement<\/td>\n Aucun claquage au niveau de tension induite<\/td>\n<\/tr>\n \n D\u00e9charges partielles (DP)<\/td>\n Vides, d\u00e9laminage ou points faibles dans l’isolation en r\u00e9sine moul\u00e9e<\/td>\n G\u00e9n\u00e9ralement \u2264 10 pC pour les conceptions en r\u00e9sine moul\u00e9e<\/td>\n<\/tr>\n \n R\u00e9sistance d’isolement et indice de polarisation<\/td>\n Teneur en humidit\u00e9 et \u00e9tat g\u00e9n\u00e9ral du syst\u00e8me d’isolation<\/td>\n Rapport et valeurs absolues selon IEEE 43 ou la limite du fabricant<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n