Essai d'impulsion de commutation Il s'agit d'un essai important sur les transformateurs haute tension, utilisé pour évaluer si le système d'isolation est capable de résister aux surtensions transitoires provoquées par les opérations de commutation, l'élimination des défauts et d'autres événements du réseau. Cet essai est particulièrement pertinent pour les transformateurs utilisés dans les projets de transport d'électricité à très haute tension et dans les sous-stations.
Cet essai consiste à appliquer une forme d'onde impulsionnelle spécifiée au système d'isolation du transformateur et à évaluer sa réponse dans des conditions différentes de celles du fonctionnement normal à la fréquence du réseau. Les exigences précises de l'essai, les niveaux de tension et les critères d'acceptation doivent toujours être conformes au cahier des charges approuvé du projet et aux normes applicables.
Qu'est-ce qu'un essai d'impulsion de commutation ?
A essai d'impulsion de commutation simule les contraintes électriques liées aux surtensions de commutation dans les réseaux haute tension. Ces surtensions peuvent se produire lors de la mise sous tension des lignes, du déclenchement des disjoncteurs, de l'élimination des défauts, du rejet de charge et d'autres changements dans les conditions d'exploitation du réseau électrique.
Contrairement à un essai à fréquence industrielle continue de 50 Hz, une impulsion de commutation est une tension transitoire de courte durée présentant une forme d'onde bien définie. Le système d'isolation doit résister à cette contrainte transitoire sans rupture d'isolation, décharge anormale ou autre signe de défaillance.
Pour les transformateurs à haute tension, cet essai peut fournir des informations précieuses sur la coordination de l'isolation dans des zones telles que les enroulements, les câbles de raccordement, les bornes, les espaces d'huile et d'autres structures d'isolation critiques.
1. Pourquoi l'essai d'impulsion de commutation est-il important ?
L'isolation des transformateurs haute tension est soumise à différents types de contraintes électriques tout au long de sa durée de vie. La tension du réseau, la tension d'impulsion de foudre et la tension d'impulsion de commutation n'affectent pas l'isolation exactement de la même manière.
A essai d'impulsion de commutation est utilisé lorsque le cahier des charges du projet exige de vérifier les performances du transformateur dans des conditions de surtension de commutation. Il permet de s'assurer que la conception de l'isolation est adaptée à l'environnement d'exploitation prévu.
Cet essai revêt une importance particulière, car les transitoires de commutation peuvent entraîner des répartitions de tension différentes à l'intérieur du transformateur par rapport au fonctionnement normal à 50 Hz. Ces contraintes peuvent affecter de différentes manières les sections d'enroulement, les extrémités de ligne, les points neutres et les longues distances d'isolation.
- Il évalue les performances d'isolation dans des conditions de surtension transitoire.
- Il permet de vérifier la coordination de l'isolation des enroulements et des fils.
- Cela permet d'identifier les éventuelles faiblesses avant la livraison du matériel sur le chantier.
- Il fournit des résultats de tests documentés aux clients, aux consultants et aux maîtres d'ouvrage.
2. Essai d'impulsion de commutation vs. essai de tenue à la tension de réseau
Un essai de résistance à la fréquence du réseau et un essai d'impulsion de commutation sont toutes deux utilisées pour évaluer l'isolation des transformateurs, mais elles appliquent des formes d'onde de tension différentes et représentent des contraintes électriques différentes.
Essai de résistance à la fréquence du réseau
Un essai à la fréquence du réseau consiste à appliquer une tension alternative à la fréquence du réseau, généralement de 50 Hz ou 60 Hz, pendant une durée définie. Il est couramment utilisé pour vérifier les performances d'isolation dans des conditions d'essai en courant alternatif spécifiées.
Essai d'impulsion de commutation
Un essai de choc de commutation consiste à appliquer une onde impulsionnelle de courte durée destinée à reproduire les contraintes liées aux surtensions de commutation. La forme d'onde, la tension de crête, la durée et la séquence sont définies par la norme applicable ou les spécifications techniques du client.
Un essai ne doit pas être automatiquement considéré comme pouvant se substituer à l'autre. L'étendue des essais requis dépend de la classe de tension du transformateur, du niveau d'isolation, des conditions du réseau, des exigences du client et de la norme applicable.
3. Principales zones d'isolation évaluées lors des essais
Au cours d'un essai d'impulsion de commutation, le système d'isolation du transformateur est évalué dans son ensemble en tant que structure électrique complète. Les ingénieurs chargés des essais accordent une attention particulière aux zones où les contraintes dues au champ électrique sont susceptibles de se concentrer.
- Isolation d'extrémité de bobinage haute tension
- Isolation entre enroulements et entre phases
- Isolation du point neutre et des bornes
- Câbles de transformateur et structures de raccordement
- Interstices d'huile et systèmes d'isolation huile-papier
- Coordination entre les douilles et les bornes externes
La conception d'un transformateur doit tenir compte de ces aspects dès la phase d'ingénierie. La configuration des enroulements, la disposition du blindage, le choix des matériaux d'isolation et la structure des bornes influencent tous la répartition des contraintes électriques.
Dans le cadre d'un projet haute tension, la conception de l'isolation doit être examinée conjointement avec l'étude du système, la méthode de mise à la terre, le dispositif de protection et les exigences d'essai spécifiées.
4. Procédure type d'essai d'impulsion de commutation
La procédure exacte varie en fonction de la conception du transformateur et des spécifications d'essai approuvées. Toutefois, une procédure type essai d'impulsion de commutation comprend plusieurs étapes contrôlées réalisées dans un environnement de test en usine.
- Vérifiez le plan d'essai approuvé, la puissance nominale du transformateur et la forme d'onde requise.
- Préparez le transformateur, le circuit d'essai, les instruments de mesure et le système de sécurité.
- Vérifiez que les branchements sont corrects, que la mise à la terre est assurée et que les équipements de test sont étalonnés.
- Appliquer les impulsions de référence conformément à la procédure approuvée.
- Appliquez les impulsions de commutation à pleine tension requises aux bornes indiquées.
- Enregistrez les formes d'onde de tension, les signaux de courant et les données de mesure pertinentes.
- Comparez les résultats des essais aux critères d'acceptation approuvés.
- Remplissez le rapport d'essai et intégrez-le à la documentation du projet lorsque cela est nécessaire.
Les essais doivent être réalisés par du personnel qualifié, à l'aide d'équipements adaptés et dans le respect des procédures de sécurité. Les clients peuvent également exiger la présence d'un témoin lors des essais, une inspection par un organisme tiers ou des rapports d'essais détaillés avant l'expédition.
Normes applicables et exigences du projet
Les exigences en matière d'essais des transformateurs sont généralement définies par le cahier des charges du contrat, les exigences techniques du client et les normes applicables. Les projets internationaux peuvent se référer aux normes CEI, ANSI, GB ou à des normes spécifiques aux gestionnaires de réseau.
La norme applicable doit être confirmée avant l'homologation de la conception et avant le début des essais en usine. Cela revêt une importance particulière pour les équipements haute tension et très haute tension, pour lesquels la tension d'essai, la forme d'onde, le mode de raccordement et les critères de réception peuvent varier d'un projet à l'autre.
Pour obtenir des informations générales sur les normes électrotechniques internationales, rendez-vous sur le site Commission électrotechnique internationale. Pour les solutions de transformateurs haute tension pouvant nécessiter des essais d'isolation avancés, consultez notre Solution de transformateur entièrement isolé de 345 kV.
Comment Yawei facilite la documentation des essais sur les transformateurs
Yawei Transformer accompagne ses clients en leur proposant des essais de transformateurs adaptés à chaque projet, la rédaction de la documentation technique et la coordination des inspections en usine. L'étendue des essais est définie en fonction de la conception du transformateur et du cahier des charges technique approuvé.
Pour les projets nécessitant des transformateurs de puissance, des transformateurs très haute tension ou des solutions d'isolation sur mesure, les clients peuvent fournir le niveau de tension, la capacité, la norme applicable, les exigences d'essai et les informations relatives au marché de destination afin que celles-ci fassent l'objet d'une analyse technique.
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Conclusion
A essai d'impulsion de commutation constitue un élément essentiel du processus de contrôle qualité lorsqu'il est requis dans le cadre de projets de transformateurs haute tension. Il permet d'évaluer les performances d'isolation dans des conditions de surtension transitoire de courte durée, différentes du fonctionnement normal à la fréquence du réseau.
En validant dès le début les exigences en matière d'essais et en suivant la procédure d'essais en usine approuvée, les maîtres d'ouvrage peuvent acquérir une plus grande confiance dans les performances d'isolation des transformateurs avant leur livraison et leur mise en service sur site.
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