Surveillance des transformateurs à huile
Surveiller les points chauds des enroulements, l'huile isolante, les gaz dissous, les décharges partielles, le niveau d'huile, la pression, les traversées, le commutateur de tension en ligne (OLTC) et les conditions de refroidissement afin de détecter toute anomalie naissante dans les transformateurs à huile.
Mettez en place une configuration de surveillance adaptée aux risques réels liés à la température, à l'isolation et au circuit d'huile de chaque transformateur.
Pourquoi les transformateurs à huile nécessitent davantage qu'une simple surveillance de la température
Les transformateurs à huile reposent sur les performances combinées de l'enroulement, de l'isolation papier-huile, de l'huile isolante, du système de refroidissement, des accessoires du réservoir, des traversées et du commutateur de tension en ligne (OLTC). En fonctionnement continu, ces systèmes peuvent être affectés par des contraintes thermiques, des contraintes électriques, le vieillissement de l'isolation, la détérioration de l'huile, la dégradation du refroidissement, des fuites, une pression interne anormale et une activité de décharge.
Une température normale de l’huile de remplissage ne signifie pas nécessairement qu’il n’y a pas de points chauds dans les enroulements, de dégradation de l’isolation ou de défauts internes en cours de formation.
Une approche globale de surveillance en ligne combine la température des enroulements, la température de l'huile, l'analyse des gaz dissous, les décharges partielles, le niveau d'huile, la pression, l'état des traversées, l'état du transformateur à bobines mobiles (OLTC) et l'état du système de refroidissement afin d'obtenir une vision plus complète de l'état du transformateur.
Protection du système d'isolation à base de papier huilé
L'huile et l'isolant en cellulose agissent conjointement pour assurer l'isolation électrique et la gestion thermique à l'intérieur d'un transformateur à huile. Au fil du temps, une température excessive, une surchauffe localisée, l'humidité, les contraintes électriques, l'oxydation et les décharges peuvent toutes affecter ce système.
Les anomalies thermiques et électriques peuvent accélérer le vieillissement de l'isolation avant même l'apparition de symptômes externes évidents.
- Surveillance directe de la température de l'enroulement
- Analyse des gaz dissous (DGA)
- Surveillance des décharges partielles
- Surveillance de l'état de l'huile
Surveillance des points chauds à enroulement direct
La température de l'huile en surface donne une indication de l'état thermique général du transformateur, mais elle ne reflète pas nécessairement les points chauds localisés au niveau des enroulements qui peuvent apparaître en cas de forte charge, d'échauffement localisé, de déséquilibre du refroidissement ou de répartition thermique inégale.
La température de l'huile de remplissage reflète l'état thermique général, tandis que la surveillance directe des points chauds des enroulements fournit des informations provenant de zones internes critiques.
- Conditions de charge élevée
- Chauffage localisé
- Déséquilibre de refroidissement
- Risque de vieillissement accéléré de l'isolation
Surveillance des gaz dissous pour le suivi de l'évolution des failles internes
L'huile des transformateurs peut contenir des traces chimiques indiquant l'apparition de défauts internes. Les applications de surveillance portent notamment sur la surchauffe interne, les arcs électriques, l'activité de décharge, la dégradation de l'isolation et les tendances d'évolution des défauts.
L'analyse des gaz dissous (DGA) est particulièrement utile pour les transformateurs à huile, car les variations des gaz dissous peuvent fournir des indications sur l'apparition d'anomalies thermiques et électriques à l'intérieur du transformateur.
Surveillance des décharges partielles et de l'état de l'isolation
L'isolation en papier imprégné d'huile, les enroulements, les câbles internes et d'autres structures d'isolation haute tension peuvent présenter des défauts localisés. La surveillance des décharges partielles peut aider à identifier les défauts d'isolation naissants, à suivre l'activité des décharges, à observer l'évolution de l'état des équipements, à faciliter la hiérarchisation des interventions de maintenance et à fournir des informations complémentaires à celles issues de la surveillance des gaz de décharge (DGA) et de la température.
Surveillance de la température, du niveau et de la pression de l'huile
La température, le niveau et la pression de l'huile ne constituent pas des mesures accessoires isolées. Ensemble, elles fournissent des informations utiles sur l'état de fonctionnement du circuit d'huile et de la cuve du transformateur.
Température de l'huile
- État thermique global
- Efficacité de refroidissement
- Élévation anormale de la température
Niveau d'huile
- Fuite d'huile
- Détection des fuites
- Variations anormales des taux
Pression
- Pression interne anormale
- État de fonctionnement du réservoir
- Anomalies liées à la pression
Le système de surveillance de la température, du niveau et de la pression de l'huile des transformateurs intègre ces mesures afin de faciliter l'évaluation des conditions thermiques, de l'état du circuit d'huile et des anomalies liées à la pression.
Surveillance des performances de refroidissement
La fiabilité thermique d'un transformateur dépend également du bon fonctionnement du système de refroidissement, qui comprend les ventilateurs de refroidissement, les pompes à huile, les radiateurs, les étages de refroidissement, la température de l'huile en tête et le comportement de la charge en fonction de la température.
Dégradation du système de refroidissement → diminution de la dissipation thermique → augmentation de la température de l'huile et des enroulements → augmentation des contraintes thermiques sur l'isolation.
Surveillance des accessoires essentiels des transformateurs
Les douilles et les commutateurs OLTC sont des composants essentiels dont la détérioration peut nuire à la fiabilité du transformateur, même lorsque l'état des enroulements et de l'huile semble normal.
Surveillance des traversées de transformateur
- Dégradation de l'isolation
- Comportement diélectrique anormal
- Anomalies du courant de fuite
- Problèmes liés à l'usure des bagues
Surveillance du changeur de prises en charge
- Opération de commutation
- État de contact
- Mécanisme d'entraînement
- Anomalies mécaniques et électriques
- Tendances opérationnelles
Que peuvent vous révéler les différents signaux de surveillance ?
| État observé | Problème éventuel | Suivi utile |
|---|---|---|
| Augmentation de la température de l'enroulement | Cela peut être lié à une surcharge, à un échauffement localisé ou à un problème de refroidissement. | Surveillance des points chauds dans les enroulements |
| Température anormale de l'huile en tête de moteur | Cela peut indiquer une augmentation de la charge thermique ou une baisse des performances de refroidissement. | Surveillance de la température de l'huile et du refroidissement |
| Évolution anormale des gaz dissous | Cela peut indiquer l'apparition d'un défaut thermique ou électrique. | DGA |
| Augmentation de l'activité des décharges partielles | Cela peut indiquer l'apparition d'un défaut d'isolation | Surveillance des décharges partielles |
| Baisse ou niveau d'huile anormal | Peut être lié à une perte d'huile, à une fuite ou à un dysfonctionnement du circuit d'huile. | Surveillance du niveau d'huile |
| Pression anormale | Cela peut indiquer un dysfonctionnement du réservoir ou un problème de fonctionnement interne. | Surveillance de la pression |
| Anomalie au niveau du système de refroidissement | Peut entraîner une diminution de la dissipation thermique | Refroidissement + surveillance de la température |
| Anomalie au niveau de la douille | Cela peut indiquer une détérioration progressive de l'isolation | Surveillance des bagues |
| Anomalie de fonctionnement de l'OLTC | Cela peut indiquer un problème mécanique ou électrique. | Suivi OLTC |
Ces signaux permettent d'évaluer la situation et de hiérarchiser les interventions de maintenance, mais ne constituent pas à eux seuls un diagnostic définitif.
Surveillance des transformateurs à huile, nouveaux et existants
Nouveaux projets liés aux transformateurs
Les fonctions de surveillance peuvent être prévues lors de la conception, de la fabrication ou de la mise en service du transformateur.
- Détection intégrée des points chauds dans les enroulements
- DGA
- Décharge partielle
- Surveillance des bagues
- Suivi OLTC
- Température / niveau / pression d'huile
- Surveillance du refroidissement
- Intégration SCADA
La surveillance peut être intégrée au projet de transformateur avant sa mise en service.
Modernisation des transformateurs existants
Les transformateurs à huile existants peuvent souvent être modernisés en y ajoutant des fonctions de surveillance supplémentaires, en fonction des équipements installés et des interfaces disponibles.
- Intégration des capteurs existants
- Surveillance supplémentaire de la température
- Mise à niveau DGA
- Suivi de la maladie de Parkinson
- Surveillance du niveau et de la pression d'huile
- Surveillance des bagues
- Suivi OLTC
- Surveillance de l'état du système de refroidissement
- Intégration des systèmes de communication
Les projets de modernisation ne nécessitent pas forcément le remplacement de l'ensemble de l'infrastructure de surveillance existante, en fonction des équipements en place et des conditions propres au projet.
Vous ne savez pas quels paramètres doivent faire l'objet d'une surveillance continue ?
Indiquez-nous le type de votre transformateur, sa puissance nominale, les capteurs déjà en place, les équipements de surveillance actuels ainsi que les paramètres que vous souhaitez surveiller. Nous pouvons vous aider à déterminer une configuration de surveillance adaptée à votre projet.
Optez pour un suivi basé sur le risque lié aux transformateurs, et non sur une formule forfaitaire
Focus sur les risques thermiques
Problèmes courants : charge élevée, élévation de température, performances de refroidissement. Paramètres à surveiller : points chauds dans le bobinage, température de l'huile, système de refroidissement.
Analyse des défaillances internes
Problèmes courants : transformateur vieillissant, anomalies antérieures, problèmes d'isolation, service critique. Paramètres de surveillance pertinents : gaz de décharge (DGA), décharges partielles, température.
Surveillance complète de l'état des équipements
Problématiques courantes : transformateur de puissance critique, équipement de grande valeur, fonctionnement à distance / sans surveillance, exigences de fiabilité élevées. Paramètres de surveillance potentiels : température des enroulements, gaz dissipés (DGA), décharges partielles (PD), traversées, commutateur de prise en ligne (OLTC), température / niveau / pression de l'huile, refroidissement.
Il s'agit d'exemples de configuration et non de solutions toutes faites. La configuration finale de la surveillance doit être choisie en fonction de l'état du transformateur, de son niveau de criticité, des instruments déjà en place et des objectifs du projet.
Des capteurs de transformateurs au système SCADA
Les fonctions de surveillance peuvent être intégrées en fonction des capteurs existants, des équipements installés, de l'état du transformateur et de l'architecture du système de contrôle du client.
Systèmes de surveillance recommandés pour les transformateurs à huile
Sélectionnez les fonctions de surveillance en fonction de l'état thermique du transformateur, du risque lié à l'isolation, du circuit d'huile, des composants critiques et de l'infrastructure de surveillance existante.
Système de surveillance des points chauds des enroulements de transformateurs
Surveillance directe des points chauds critiques des enroulements à l'intérieur des transformateurs à huile, afin de faciliter l'analyse thermique, la prise de décisions en matière de charge et l'évaluation de la durée de vie de l'isolation.
Système de surveillance de la température, du niveau et de la pression de l'huile de transformateur
Surveillance intégrée de la température, du niveau et de la pression de l'huile du transformateur afin de faciliter l'évaluation des conditions thermiques, de l'état du circuit d'huile et des anomalies liées à la pression.
Système de surveillance DGA en ligne
Surveillance continue de l'évolution des gaz dissous dans l'huile de transformateur afin de faciliter la détection d'anomalies thermiques et électriques naissantes.
Système de surveillance en ligne des décharges partielles des transformateurs
Surveillance en ligne de l'activité des décharges partielles afin de faciliter la détection des défauts d'isolation naissants et de faciliter l'évaluation de l'isolation des transformateurs.
Système de surveillance des traversées de transformateur
Surveillance de l'état des traversées critiques des transformateurs afin de faciliter la détection des anomalies naissantes au niveau de l'isolation et du circuit électrique.
Système de surveillance en ligne OLTC
Surveillance continue de l'état de fonctionnement du changeur de prises en charge afin de faciliter la détection des anomalies mécaniques et électriques naissantes.
Comment choisir une configuration de surveillance pour un transformateur à immersion d'huile
Le choix doit être guidé par des facteurs tels que :
- Type de transformateur
- Puissance nominale du transformateur
- Niveau de tension
- Âge et historique d'exploitation
- Importance stratégique des actifs
- Conditions de chargement
- Capteurs existants
- Équipements de surveillance existants
- Points à risque connus
- Paramètres de surveillance obligatoires
- Système SCADA / système de contrôle existant
- Projet de construction neuve ou de rénovation
- Stratégie de maintenance
Le système de surveillance le plus efficace n'est pas nécessairement celui qui comporte le plus grand nombre de capteurs, mais celui qui est configuré en fonction des risques réels liés au transformateur et des objectifs de maintenance.
FAQ sur la surveillance des transformateurs à huile
Quels sont les éléments à surveiller sur un transformateur à huile ?
En fonction de l'importance et de l'état du transformateur, la surveillance peut porter sur les points chauds des enroulements, l'isolation papier-huile, les gaz dissous, les décharges partielles, la température de l'huile, le niveau d'huile, la pression, l'état des traversées, l'état du commutateur de prise en ligne (OLTC) et l'état du système de refroidissement.
La température de l'huile en surface suffit-elle pour surveiller l'état thermique d'un transformateur ?
La température de l'huile en tête reflète l'état thermique global, mais elle peut ne pas rendre pleinement compte des points chauds localisés dans les enroulements. La surveillance directe des points chauds dans les enroulements fournit des informations supplémentaires provenant d'endroits critiques à l'intérieur de ceux-ci.
Pourquoi la surveillance des points chauds dans les enroulements est-elle importante ?
Un échauffement localisé sous forte charge ou un déséquilibre thermique peut accélérer le vieillissement de l'isolation à certains endroits, ce que la température maximale de l'huile ne permet pas à elle seule de refléter pleinement.
Pourquoi la technologie DGA est-elle particulièrement utile pour les transformateurs à huile ?
L'huile de transformateur peut contenir des traces chimiques indiquant l'apparition de défauts internes ; le suivi de l'évolution des gaz dissous peut donc fournir des indications sur l'apparition d'anomalies thermiques et électriques à l'intérieur du transformateur.
Quelle est la différence entre la surveillance des décharges partiales et celle des décharges de gaz dissocié (DGA) ?
La détection des gaz de défaut (DGA) permet de suivre les gaz de défaut dissous dans l'huile du transformateur, tandis que la surveillance des décharges partielles permet de suivre directement l'activité des décharges électriques au sein du système d'isolation. Ces deux méthodes fournissent des indications différentes et sont souvent utilisées conjointement.
Pourquoi faut-il surveiller le niveau et la pression de l'huile des transformateurs ?
Le niveau et la pression d'huile permettent de détecter les pertes d'huile, les signes de fuite, les variations anormales de niveau et les conditions de fonctionnement anormales du réservoir.
Est-il possible d'équiper un transformateur à bain d'huile existant d'un système de surveillance en ligne ?
Dans de nombreux cas, oui. Les projets de modernisation ne nécessitent pas forcément le remplacement de l'ensemble de l'infrastructure de surveillance existante, selon les équipements en place et les conditions propres au projet.
Les capteurs de transformateur existants peuvent-ils être intégrés à un nouveau système de surveillance ?
Les capteurs existants peuvent souvent être intégrés, en fonction de leur type de signal, des appareils installés et des interfaces disponibles.
Les données de surveillance des transformateurs peuvent-elles être reliées au système SCADA ?
Oui. Les fonctions de surveillance peuvent être intégrées à un système SCADA, à un centre de contrôle ou à des plateformes de surveillance à distance via une couche de communication et une passerelle.
Est-ce que tous les transformateurs à bain d'huile doivent faire l'objet d'une surveillance des gaz dissous (DGA), des décharges partielles (PD), des traversées et du commutateur de prise en ligne (OLTC) ?
Non. La configuration finale du système de surveillance doit être choisie en fonction de l'état du transformateur, de son importance, des instruments existants et des objectifs du projet, plutôt que sur la base d'une solution toute faite.
Comment choisir les fonctions de surveillance pour un transformateur existant ?
Il convient de prendre en compte le type de transformateur, sa puissance nominale, son âge et son historique d'exploitation, le degré de criticité de l'équipement, les conditions de charge, les capteurs et équipements de surveillance existants, les points à risque connus, les paramètres de surveillance requis, le système SCADA / de contrôle existant et la stratégie de maintenance.
Vous envisagez d'installer un nouveau transformateur ou de mener un projet de modernisation ?
Indiquez-nous le type de votre transformateur, sa puissance nominale, les instruments de mesure existants, vos exigences en matière de surveillance et vos besoins d'intégration au système. Nous pouvons vous aider à identifier les points de surveillance appropriés et à mettre au point une architecture de surveillance adaptée aux exigences réelles de votre projet.
