Essai du rapport de transformation des transformateurs : Procédure, calcul et résultats

A essai de rapport de transformation de transformateur vérifie si la relation mesurée entre les enroulements d'un transformateur correspond à sa conception et au couplage indiqué sur la plaque signalétique. Un appareil de test applique une basse tension alternative contrôlée sur un enroulement, mesure la tension induite sur un autre enroulement et indique le rapport, la relation de phase et souvent le courant d'excitation. Le test peut révéler une position de prise incorrecte, des erreurs de raccordement, des circuits ouverts et certains défauts d'enroulement, mais il ne peut pas à lui seul diagnostiquer tous les problèmes internes. Le transformateur doit être isolé, mis HORS TENSION, déchargé et testé par du personnel qualifié selon la procédure approuvée pour l'unité spécifique.

Ce que vérifie un essai de rapport de transformation d'un transformateur

La relation de tension fondamentale d'un transformateur idéal suit la relation des enroulements :

V_H / V_L = N_H / N_L

Ici, V représente la tension et N le nombre de spires ; H et L désignent respectivement les enroulements à haute et basse tension. Un appareil de terrain ne compte pas les spires. Il mesure le rapport de tension sous une faible excitation d'essai et compare le résultat au rapport attendu d'après les tensions de la plaque signalétique, la position du changeur de prises, la configuration des enroulements et le groupe de couplage.

Le test est précieux lors de la réception en usine, de la mise en service, de l'inspection post-transport, du dépannage et de la maintenance conditionnelle. Les tests de rapport peuvent aider à identifier une modification du rapport de bobinage en compararnt les résultats sur site avec les données de la plaque signalétique, de l'usine et les données précédentes. Le résultat doit être interprété avec d'autres éléments de preuve et non utilisé comme un verdict isolé.

Lorsque les équipes de projet utilisent les tests TTR

Un résultat de référence pris avant la mise sous tension donne au propriétaire un point de repère pour une comparaison future. Les essais sont particulièrement utiles après la livraison, car un impact, des connexions internes desserrées ou un rebranchement externe incorrect peuvent ne pas être visibles lors d'une inspection visuelle. Ils sont également couramment inclus après une réparation majeure, des travaux sur le changeur de prises, le déclenchement des protections ou un événement anormal.

Pour un nouveau transformateur, le rapport d'essai doit identifier le numéro de série, l'appareil de mesure, l'état d'étalonnage, la température des enroulements ou la condition ambiante le cas échéant, la tension d'essai, la position du changeur de prises, le mode de couplage, le rapport mesuré, le rapport attendu, l'écart, le courant d'excitation et le résultat de l'angle de phase ou du groupe de couplage. Ce rapport est plus utile qu'une simple mention de “ réussite ” car il facilite la comparaison des tendances et l'analyse technique.

Informations requises avant de connecter l'appareil de test

Commencez par les documents approuvés du transformateur plutôt que de devinez à partir des positions des bornes. Obtenez la photographie de la plaque signalétique, le schéma unifilaire, le schéma des enroulements, le groupe de couplage, les tensions assignées primaire et secondaire, la fréquence, les prises disponibles, la disposition du neutre et le rapport d'essai du fabricant. Confirmez si l'équipement est de conception à deux enroulements, trois enroulements, autotransformateur, monophasé ou triphasé.

La position de prise est importante. Un changeur de prises hors circuit ou en charge modifie délibérément le rapport de transformation effectif. Un résultat comparé à une mauvaise référence de prise peut paraître défectueux alors même que le transformateur est en bon état. Enregistrez à la fois l'indication mécanique et la position électrique disponible pour la procédure de test.

Les connexions triphasées affectent également la relation entre la tension de ligne et la tension de phase. Le triangle, l'étoile, le zigzag et le déphasage ne peuvent pas être ignorés. Les appareils de test triphasés modernes peuvent évaluer automatiquement les phases et les relations vectorielles, mais l'opérateur doit toujours saisir la configuration correcte. Pour le marquage des bornes et les conventions de raccordement, se reporter à IEEE C57.12.70. La norme de contrat applicable et les données du fabricant régissent la décision d'acceptation réelle.

Procédure d'essai sécuritaire du rapport de transformation du transformateur

Cet aperçu est destiné à la planification et à l'examen, et ne remplace pas un mode opératoire approuvé. Les tests doivent être effectués par du personnel qualifié dans le cadre du programme de sécurité électrique du site.

1. Identifier et isoler le transformateur. Vérifier l'actif correct et toutes les sources possibles, y compris le renvoi d'alimentation des systèmes secondaires, des enroulements tertiaires, des services auxiliaires, des générateurs et des câbles connectés.
2. Établir une condition de travail électriquement sûre. Appliquez la procédure de consignation/déconsignation de l'établissement, vérifiez l'absence de tension à l'aide d'un instrument approprié, évacuez l'énergie emmagasinée et installez des mises à la terre de protection là où la procédure approuvée l'exige. Selon l'OSHA, guide sur la maîtrise des énergies dangereuses explique la base des programmes de consignation/déconsignation.
3. Inspecter et documenter. Noter l'état des bornes, la contamination, les dommages, la mise à la terre, l'indication de prise et les détails de la plaque signalétique. Ne pas continuer si l'identité ou le raccordement de l'équipement est incertain.
4. Déconnecter les circuits si nécessaire. Les câbles connectés, les parafoudres, les transformateurs de tension ou d'autres composants peuvent influer sur la configuration ou exposer l'équipement à une tension d'essai non souhaitée. Suivez les instructions du fabricant et de l'appareil de test.
5. Connecter les conducteurs aux enroulements désignés. Maintenez les conducteurs organisés, sécurisés et à l'écart de tout métal relié à la terre. Confirmez les étiquettes de phase avant d'appliquer la tension d'essai.
6. Sélectionnez la configuration correcte de l'objet de test. Entrez les tensions assignées, le couplage des enroulements, le groupe de couplage, la fréquence, le nombre de phases et la position de prise. Une configuration incorrecte produit des résultats erronés.
7. Exécutez la séquence sur chaque appui requis. Observez le rapport, la déviation, le courant d'excitation et la relation de phase. Arrêtez si les mesures sont instables ou incompatibles avec le couplage prévu.
8. Enregistrer les résultats bruts et restaurer le transformateur. Retirer les câbles d'essai, rétablir les déconnexions temporaires et les pontages dans l'état approuvé, effectuer un contrôle indépendant et mettre à jour le rapport de mise en service.

Comment calculer l'écart de ratio

De nombreux instruments calculent la déviation automatiquement. Pour un contrôle d'ingénierie :

Écart (%) = (rapport mesuré − rapport attendu) / rapport attendu × 100

Supposons que le rapport attendu pour la prise sélectionnée soit de 20,000 et que l'instrument indique 20,060. L'écart est égal à (20,060 − 20,000) / 20,000 × 100 = 0,301 TP3T. Ce calcul ne détermine pas à lui seul l'acceptation. Le rapport théorique correct doit refléter le raccordement réel de l'enroulement et la position de la prise, et le résultat doit être évalué au regard de la norme applicable, des limites du fabricant, du rapport d'usine, de l'incertitude de mesure de l'instrument et du cahier des charges du projet.

L'édition actuelle de IEEE C57.152 décrit les essais de diagnostic sur site des transformateurs de puissance remplis de liquide et insiste sur l'interprétation combinée des résultats de diagnostic. Les transformateurs de type sec et spéciaux peuvent être régis par des normes et des procédures de fabricant différentes.

Interpréter des tendances au lieu d'un seul chiffre

Écart similaire sur toutes les phases

Un décalage constant peut indiquer un rapport attendu erroné, une référence de prise incorrecte, une erreur de saisie de données ou un problème de connexion systématique. Confirmez les tensions de la plaque signalétique et déterminez si le logiciel attend des valeurs entre phases ou phase-neutre avant de supposer un défaut interne.

Une phase diffère des autres

Une différence spécifique à une phase mérite d'être étudiée. Les causes possibles incluent un mauvais contact des conducteurs, des bornes mal étiquetées, une connexion d'enroulement ouverte ou endommagée, des problèmes de contact du changeur de prises ou un endommagement de l'enroulement. Répétez le test uniquement après avoir vérifié l'installation ; n'alimentez pas de manière répétée un circuit de test douteux sans comprendre l'anomalie.

Le rapport change de manière irrégulière selon les pressions

Une progression fluide et attendue est normalement prévue d'une position de prise à l'autre. Une discontinuité peut indiquer une indication mécanique incorrecte, un problème de connexion ou un problème de changeur de prises. Comparez la séquence avec les données d'usine et le schéma du changeur de prises.

Courant d'excitation anormal

Le courant d'excitation est sensible à la tension d'essai, au couplage, à l'état du noyau, au magnétisme rémanent et à la méthode de mesure. Il peut faciliter le diagnostic, mais il ne doit pas être interprété sans comparaison de phases, sans mesures antérieures et sans les instructions de l'appareil de mesure.

Erreurs courantes de test

• Comparaison d'un résultat de terrain avec le rapport nominal au lieu du rapport attendu pour la prise réelle.
• Entrée du mauvais groupe de couplage ou de la mauvaise connexion des enroulements.
• Laisser des circuits externes connectés sans vérifier leur effet.
• Utilisation de connexions en plomb de mauvaise qualité, contaminées ou mal étiquetées.
• Enregistrer uniquement une étiquette de réussite/échec et perdre les données brutes phase par phase.
• Appliquer une tolérance universelle à chaque transformateur et à chaque objectif de test.
• Considérer un résultat de TTR satisfaisant comme la preuve que l'isolation, le noyau, les traversées et toutes les pièces mécaniques sont en bon état.

Comment le TTR s'intègre dans la mise en service des transformateurs

L'essai de rapport fait partie d'un ensemble de mise en service coordonné. La portée finale peut inclure la résistance d'isolement, la résistance des enroulements, le courant d'excitation, le facteur de puissance ou de dissipation, les vérifications de la mise à la terre du noyau, les essais de fluidité pour les transformateurs remplis de liquide, les vérifications fonctionnelles des alarmes et du refroidissement, les essais de protection, ainsi que la vérification de la mise à la terre et de la rotation des phases. La combinaison exacte dépend du type de transformateur, de la classe de tension, du contrat, de la norme applicable et des instructions du fabricant.

Les équipes d'approvisionnement peuvent réduire l'incertitude sur site en demandant les résultats des rapports d'usine pour chaque prise et en s'énsurant que la plaque signalétique, le groupe vectoriel et les schémas de bornes sont approuvés avant l'expédition. Le guide de Shenheng sur caractéristiques nominales de la plaque signalétique du transformateur aide les équipes à identifier les informations nécessaires pour la comparaison, tandis que l'article sur impédance du transformateur et fonctionnement en parallèle explique un paramètre distinct que TTR ne vérifie pas.

Pour les projets d'évaluation d'équipements, examinez ceux de Shenheng transformateur immergé dans l'huile de 35 kV et transformateur sec enrobé de résine de 6 à 10 kV. Les exigences des tests finaux doivent être convenues par rapport à la conception commandée réelle.

Vidéo pédagogique : principes fondamentaux du circuit équivalent du transformateur

La conférence suivante du NPTEL IIT Delhi explique les relations de tension et de circuit derrière les mesures de transformateur. Elle fournit de la théorie ; elle ne remplace pas les règles de sécurité du site ni le manuel de l'appareil de test.

FAQ sur le test du rapport de transformation des transformateurs

Un test de rapport de transformation nécessite-t-il que le transformateur soit hors tension ?

Les essais conventionnels du rapport de transformation (TTR) sont réalisés avec le transformateur isolé et hors tension. Toutes les sources et tous les retours d'alimentation possibles doivent être contrôlés conformément à la procédure de sécurité approuvée.

Un test de rapport de spires peut-il détecter chaque spire en court-circuit ?

Non. Cela peut révéler des changements de rapport associés à des problèmes de bobinage, mais la sensibilité dépend du défaut, de la conception du transformateur, du couplage et de la méthode. Les résultats doivent être combinés avec d'autres indices diagnostiques.

Faut-il tester chaque robinet ?

Les programmes de mise en service et de post-maintenance requièrent généralement la séquence de prises spécifiée car elle vérifie à la fois la progression des rapports et les connexions du changeur de prises. Suivez la procédure du projet et du fabricant.

Le rapport de tension est-il toujours identique au rapport du nombre de spires physiques ?

La relation idéale est proportionnelle, mais les relations entre tensions de ligne et de phase triphasées, les groupes de couplage, les prises, la méthode de mesure et les pertes réelles doivent être traitées correctement lors du calcul du résultat de champ attendu.

Que doit contenir un rapport TTR ?

Inclure l'identité de l'actif, les données de la plaque signalétique, le couplage (groupe de vecteurs), les prises, les détails des instruments et de l'étalonnage, la tension d'essai, les résultats phase par phase, l'écart, le courant d'excitation lorsqu'il est mesuré, les observations, la base d'acceptation et l'approbation du réviseur.