De chaque élément d'une sous-station-haute tension, letransformateur de puissanceest le plus coûteux à remplacer et le plus vulnérable à la foudre et aux surtensions de commutation. C'est pourquoi le test d'impulsion de foudre est l'un des tests de type les plus scrutés sur n'importe quel transformateur - et pourquoi une erreur signifie soit un échec d'expédition, soit une panne sur le terrain des mois après la mise en service.
Ce guide explique ce que fait réellement le test d'impulsion de foudre à l'intérieur d'un transformateur, pourquoi une onde complète et une onde hachée sont nécessaires, comment lire les formes d'onde capturées et comment dimensionner correctement le générateur d'impulsions.
1. Pourquoi les transformateurs ont besoin de tests d'impulsion
Un enroulement de transformateur ressemble, lors d'un test de fréquence de puissance-, à une simple bobine. Cependant, lors d'un éclair rapide, la capacité distribuée entre les spires, entre les sections et entre l'enroulement et le noyau devient le circuit dominant. La tension se répartit de manière non-linéaire le long de l'enroulement, et les premiers tours peuvent voir une part disproportionnée de la surtension.
C'est pourquoi un transformateur qui réussit un test de tenue à la fréquence industrielle de 5-minutes peut toujours tomber en panne dès son premier coup de foudre en service. Le test d'impulsion reproduit la surtension en usine et révèle une faible isolation des spires, des câbles mal supportés et une mauvaise géométrie des enroulements avant l'expédition de l'unité.
ParCEI 60076-4(ou GB 1094.4 en Chine), chaque nouvelle conception de transformateur doit subir des tests de type aux chocs de foudre.
2. Les deux tests d'impulsion auxquels chaque transformateur est confronté
2.1 Impulsion de foudre à pleine-onde (1,2/50 µs)
Applique l'onde complète de 1,2/50 µs jusqu'à la valeur BIL.
Essaisisolation principale : enroulement-vers-terre, enroulement-vers-enroulement, fil-vers-réservoir.
L'onde décroît naturellement grâce à la propre capacité du transformateur.
Séquence type : 3 tirs à 50-75% de la tension nominale (coups de référence), puis 3 tirs à 100% BIL.
2.2 Impulsion d'onde-hachée (2 à 6 µs)
Un espace coupé se déclenche à 2–6 µs, mettant fin brusquement à l'onde.
L'effondrement soudain injecte des composants-à haute fréquence qui se déplacent le long de l'enroulement et des contraintes.isolation entre-tours et intersections-sections- l'isolation entre les spires adjacentes et entre les sections d'enroulement.
Il s'agit du test qui détecte les faibles défauts d'enroulement de bobine-, ce qu'une onde complète ne détecterait pas.
L’écart type du temps de découpage doit rester inférieur à ±0,2 µs pour un rapport valide.
Un transformateur qui réussit uniquement le test d'onde complète-n'est pas entièrement testé de type-.
3. Comment lire la forme d'onde d'impulsion sur un transformateur
Lorsque vous superposez les trois plans à 100 %-sur l'enregistreur, vous recherchezrépétabilité, pas seulement une jolie forme d'onde.
Les trois traces devraient se chevaucher presque parfaitementsur le bord d'attaque et sur toute la queue.
Une nouvelle oscillation, un pic décalé ou une chute soudaine de la queue sur l'un des tirs ultérieurs indique généralementpanne d'enroulement-un tour-à-tour court qui modifie le comportement de résonance de l'enroulement.
Les instants hachés des trois tirs d'ondes-coupées devraient se regrouper étroitement en 2 à 6 µs.
L'amplitude maximale doit se situer à ± 3 % de la BIL nominale.
Dans la pratique des tests de type-, l'opérateur surveille également :
Flashoverà travers les traversées ou les changeurs de prises, la forme d'onde - s'effondre prématurément.
Pré-feu-du hachoir ou non-feuUn temps de coupe - hors de portée-hors de portée- invalide le tir.
Effondrement de tension au milieu-queue- souvent une panne partielle entre-tours qui ne s'est pas vraiment déroulée.
4. Dimensionnement du générateur d'impulsions pour les tests de transformateur
La capacité du transformateur est ici le facteur caché. Un petit transformateur de distribution (quelques centaines de kVA) ressemble à quelques centaines de picofarads au générateur d'impulsions ; un transformateur de puissance de 220 kV ressemble à plusieurs nanofarads.
Utilisez cette règle empirique :
| Classe de transformateur | Capacité typique | Générateur minimum |
|---|---|---|
| 10 kV / quelques centaines de kVA | 200 à 500 pF | 200 kV / 10 kJ |
| Distribution 35 kV, quelques MVA | 500 à 2 000 pF | 400 kV / 30 kJ |
| 35 kV à usage intensif-, 10+ MVA | 2 000 à 4 000 pF | 400 kV / 60 kJ |
| Transformateurs de puissance 110-220 kV | 4000 pF et plus | 800 à 1 200 kV / 60 à 120 kJ |
La classe 400 kV/30 kV maintient une utilisation de tension supérieure ou égale à 90 % jusqu'à une charge de 2 000 pF et supérieure ou égale à 85 % jusqu'à 4 000 pF -, ce qui correspond exactement au point idéal du transformateur de distribution-.
Pour une usine de transformateurs de distribution effectuant des tests de choc de routine, leMOEORW-WGJ43 400 kV / 30 kVavec un-dispositif de hachage intégré est la configuration standard.
Pour les fabricants de transformateurs de puissance THT, le1 200 kV / 120 kJ Le type-système de test est le point de départ typique.
5. Pourquoi un appareil à découper n'est pas-négociable pour les travaux de transformateur
De nombreux générateurs d'impulsions budgétaires sont livrés sans dispositif de découpe, et les clients découvrent trop tard que leur rapport d'essai de type-est incomplet.
Un test de type impulsionnel de transformateur selon la norme CEI 60076-4 nécessite :
trois tirs-d'ondes complètes à 100 % BIL, et
trois tirs de-ondes hachées à 100 % BIL.
Sans un dispositif de découpage multi-espaces-classe de 300 kV-, vous ne pouvez pas effectuer la partie d'onde hachée-de l'essai - et vous ne pouvez pas délivrer un certificat d'essai de type complet-. Le WGJ43 est livré en standard avec un -dispositif de découpage à retard électronique de 300 kV-intégré.
6. Échecs courants des tests d'impulsion du transformateur
Contournement au niveau de la bague-au-joint du réservoir- généralement un problème d'assemblage/de fabrication, pas un problème de conception.
Panne entre-tours sur vague hachée- enroulement de bobine faible, généralement détecté en superposant le tir de référence avec le tir raté.
Conduit-à-embrasement du réservoir- dégagement insuffisant à l'intérieur du réservoir, souvent exposé en premier sur les tirs-en pleine vague.
Flashover du changeur de prises- géométrie du changeur de prises non conçue pour le front rapide.
Ratés d'allumage du hachoir-généralement, l'espacement des balles-a dérivé ; Le réglage motorisé de l'écart sur la console de commande moderne élimine ce problème.
7. Conclusion
Le test de choc de foudre est le test le plus sévère et le plus révélateur qu’un transformateur de puissance ait jamais subi. Maîtrisez trois choses :
Courirles deuxtirs de-ondes complètes et-ondes hachées ; ni l’un ni l’autre n’est facultatif.
Superposez les traces et recherchezrépétabilitésur les trois plans à 100 %-.
Dimensionner le générateur parcapacité du transformateur, et pas seulement par sa tension nominale -, un système de 30 kJ/400 kV couvre les transformateurs de classe de distribution-jusqu'à ~ 4 000 pF.
Vous gérez une ligne de test d'impulsion de transformateur ?Dites-nous votre plus grande puissance de transformateuret la classe de tension du système, et nous recommanderons la bonne configuration de générateur, de dispositif de hachage et de diviseur.
