Surveillance des transformateurs de puissance
Surveillance complète de l'état des transformateurs de puissance critiques — couvrant la température des enroulements, les gaz dissous, les décharges partielles, les traversées, le commutateur de prise en ligne (OLTC), l'état de l'huile, les systèmes de refroidissement et d'autres paramètres de fonctionnement clés.
La surveillance des transformateurs de puissance combine plusieurs indicateurs d'état afin de faciliter la détection des défauts naissants, d'étayer les décisions en matière de maintenance et d'améliorer la disponibilité des transformateurs.
Pourquoi la surveillance des transformateurs de puissance est-elle importante ?
Les grands transformateurs de puissance fonctionnent sous contrainte continue pendant des décennies. Au fil du temps, cette contrainte peut se manifester de plusieurs façons à la fois :
- Contrainte électrique
- Contrainte thermique
- Contrainte mécanique
- Vieillissement de l'isolation
- Variation de charge
- Dégradation du système de refroidissement
- Anomalies des systèmes auxiliaires
Aucun paramètre de surveillance ne peut à lui seul refléter pleinement l'état d'un transformateur de puissance.
C'est pourquoi la surveillance des transformateurs de puissance repose généralement sur une combinaison d'indicateurs — température, analyse des gaz dissous, décharges partielles, état des traversées, état du commutateur de prise en ligne (OLTC), niveau et pression de l'huile, ainsi que l'état du système de refroidissement — plutôt que sur une seule mesure. La section suivante détaille les éléments qui doivent effectivement être surveillés sur un transformateur de puissance, et explique pourquoi.
Quels paramètres faut-il surveiller sur un transformateur de puissance ?
Plutôt que de raisonner en termes de produits, il est utile d’examiner le transformateur composant par composant : chaque pièce présente son propre profil de risque et ses propres paramètres de surveillance pertinents.
Enroulement
- Température du point chaud
- Conditions thermiques
- Risque lié au vieillissement de l'isolation
Huile pour transformateurs
- Gaz dissous
- Température de l'huile
- État de l'huile
Système d'isolation
- Décharge partielle
- Apparition de défauts d'isolation
Douilles
- État de l'isolation
- Capacité / Comportement diélectrique
- Anomalies du courant de fuite
OLTC
- Condition de commutation
- État de contact
- Anomalies mécaniques
Réservoirs et accessoires
- Niveau d'huile
- Pression
- Système de refroidissement, ventilateurs et pompes
Tous les transformateurs ne nécessitent pas une surveillance de tous les paramètres. La configuration réelle dépend de l'importance de l'équipement, de l'environnement d'exploitation, des capteurs déjà installés et de la stratégie de maintenance.
Surveillance de la température des enroulements et des points chauds
- La charge du transformateur génère des contraintes thermiques à l'intérieur de l'enroulement
- Les points chauds locaux peuvent accélérer le vieillissement de l'isolation
- Les mesures de température externes peuvent ne pas refléter fidèlement les conditions réelles au sein de l'enroulement
- Les informations relatives aux points chauds permettent d'évaluer les performances de charge et de refroidissement
- Convient aux transformateurs de puissance critiques et aux transformateurs soumis à de fortes charges
Surveillance des gaz dissous et de l'huile des transformateurs
Lorsqu'une surchauffe interne, des arcs électriques, des décharges ou une dégradation de l'isolation se produisent à l'intérieur d'un transformateur de puissance à huile, des gaz caractéristiques peuvent s'accumuler dans l'huile au fil du temps. C'est en suivant l'évolution de ces gaz — plutôt qu'en se basant sur un seul résultat de test — que l'on peut détecter rapidement un défaut naissant.
- Surchauffe interne
- Arc électrique
- Activité de décharge
- Dégradation de l'isolation
- Évolution de la tendance des défauts
Surveillance des décharges partielles et de l'état de l'isolation
Au sein d'un transformateur de puissance, l'isolation des enroulements, l'isolation principale, les câbles de raccordement, les traversées et l'isolation papier-huile peuvent toutes présenter des défauts localisés ou subir une détérioration progressive au fil du temps.
- Identifier les défauts d'isolation naissants
- Suivre l'activité de déversement
- Comparer les tendances relatives à l'état
- Priorisation des interventions de maintenance
- Réduire le risque de panne imprévue
Surveillance de l'état des traversées de transformateur
Les traversées constituent le lien essentiel entre le système d'isolation interne d'un transformateur et le réseau haute tension externe, ce qui les soumet à une contrainte diélectrique permanente.
- Dégradation de l'isolation
- Comportement diélectrique anormal
- Variations de capacité
- Anomalies du courant de fuite
- Apparition de défauts au niveau des bagues
Surveillance de l'état des changeurs de prises en charge
L'OLTC allie un mécanisme de commutation mécanique à un comportement de contact électrique, ce qui en fait l'un des composants les plus sollicités d'un transformateur de puissance.
- Opération de commutation
- État de contact
- Mécanisme d'entraînement
- Anomalies mécaniques
- Anomalies électriques
- Évolution de l'activité
Surveillance du niveau d'huile, de la pression et du système de refroidissement
La fiabilité d'un transformateur ne dépend pas seulement de son système d'enroulement et d'isolation, mais aussi de l'état de son huile de conservation et de ses équipements de refroidissement.
Conservation de l'huile
- Niveau d'huile
- Pression
- Indicateur de perte d'huile anormale
Système de refroidissement
- Fans
- Pompes
- Radiateurs
- État de l'étage de refroidissement
Conditions thermiques
- Température maximale de l'huile
- Efficacité de refroidissement
Les défauts des transformateurs et les méthodes de surveillance permettant de les détecter
| Risque lié aux transformateurs | Méthode de surveillance pertinente |
|---|---|
| Surchauffe du bobinage | La surveillance de la température des enroulements et des points chauds peut permettre de l'identifier |
| Défaut thermique interne | La DGA, associée à la surveillance de la température, fournit des indications complémentaires |
| Dégradation de l'isolation | La surveillance des décharges partielles, associée à l'analyse des gaz de décharge (DGA), peut faciliter l'évaluation |
| Dégradation des bagues | La surveillance de l'état des bagues fournit des indications pertinentes |
| Anomalie de l'OLTC | La surveillance de l'état des OLTC permet d'identifier les tendances anormales |
| Panne du système de refroidissement | La surveillance de la température, associée à celle des ventilateurs et des pompes, permet de l'identifier |
| Niveau d'huile anormal | La surveillance du niveau d'huile fournit une indication directe |
| Pression anormale dans le réservoir | La surveillance de la pression fournit une indication directe |
Aucune méthode de surveillance ne permet à elle seule de diagnostiquer un défaut avec certitude : chacune fournit une indication ou met en évidence une tendance qui facilite l'évaluation, et les résultats doivent être interprétés en tenant compte de l'inspection sur site et du jugement technique en matière de maintenance.
Architecture intégrée de surveillance des transformateurs de puissance
Une chaîne complète de données de surveillance part généralement du transformateur lui-même, passe par les dispositifs de détection et d'acquisition, puis par une couche de communication, pour aboutir enfin à une plateforme de contrôle ou de surveillance.
Chaque projet peut opter pour des combinaisons de surveillance différentes en fonction de l'instrumentation existante, des capteurs disponibles, du type de transformateur et du système de contrôle connecté. Une configuration de surveillance peut être mise en place en fonction des points de risque réels de chaque transformateur : il n'est pas nécessaire que chaque projet installe un système de surveillance complet et exhaustif.
Surveillance des transformateurs de puissance dans différents environnements d'exploitation
Transformateurs de puissance pour postes de transformation
Dans les postes de transport et de distribution, le transformateur de puissance principal est un équipement essentiel : sa surveillance permet de détecter rapidement les défauts et contribue à garantir la fiabilité de son fonctionnement.
Découvrir les sous-stations →Transformateurs élévateurs pour générateurs
Les transformateurs élévateurs de générateurs relient directement les installations de production au réseau ; c'est pourquoi la température des enroulements, l'état de l'isolation et la fiabilité globale de fonctionnement constituent généralement des priorités majeures.
Découvrir la production d'électricité →Transformateurs de puissance industriels
Les installations sidérurgiques, pétrochimiques, minières et autres grandes installations industrielles dépendent du bon fonctionnement de leurs transformateurs de puissance essentiels ; la surveillance de leur état fait donc partie intégrante de la fiabilité de la production.
Découvrez le secteur du pétrole et du gaz →Transformateurs principaux pour les énergies renouvelables
Les principaux transformateurs élévateurs utilisés dans les systèmes éoliens, solaires et de stockage d'énergie fonctionnent sous une charge variable ; dans ce contexte, la surveillance de l'état des équipements permet de planifier la maintenance de manière proactive.
Découvrez les énergies renouvelables →Produits recommandés pour la surveillance des transformateurs de puissance
Zoom sur les produits qui sous-tendent les fonctions de surveillance mentionnées ci-dessus : indicateurs de température des enroulements et de l'huile, capteurs de température à fibre optique, analyse des gaz de décharge (DGA), détection des décharges partielles, ainsi que les systèmes de surveillance des traversées et des transformateurs à bobine mobile (OLTC).
Indicateur de température des enroulements BWR2
Capteur WTI destiné à la mesure de la température des enroulements des transformateurs à bain d'huile, au contrôle du refroidissement, à la génération d'alarmes et à la protection par déclenchement.
Indicateur de température d'huile BWY2
Jauge OTI pour l'indication de la température de l'huile des transformateurs à bain d'huile, le contrôle du refroidissement et la sortie d'alarme en cas de surchauffe.
Transmetteur de température à fibre optique à 3 canaux
Capteur fluorescent de type ponctuel adapté à la surveillance des points chauds des enroulements triphasés, avec sortie RS485 pour l'intégration dans des systèmes SCADA / DCS.
Système de surveillance DGA en ligne
Appareil d'analyse des gaz dissous dans l'huile de transformateur destiné à la détection des gaz de défaut, à la surveillance par chromatographie de l'huile et à l'alerte précoce en cas de défaut d'isolation.
Système de surveillance des traversées de transformateur
Surveillance en ligne de l'isolation des traversées et des décharges partielles, couvrant le courant total, la capacité, les pertes diélectriques et les décharges partielles.
Système de surveillance en ligne de l'OLTC des transformateurs
INNO-OLTC surveille le courant, la température, les vibrations, le couple et la position des prises du changeur de prises, et propose des alertes en cas de défaut ainsi que des fonctions de diagnostic.
Système de surveillance en ligne des décharges partielles
Détection continue des défauts partiels (DP) à l'aide de capteurs UHF, HFCT et à ultrasons, analyse des profils PRPD et sortie d'alarme pour la surveillance de l'état de l'isolation.
Capteur de température à fibre optique blindé
Capteur de température à fibre optique blindé destiné à la mesure des points chauds dans les enroulements de transformateurs à huile, doté d'une protection renforcée et compatible avec l'huile.
Capteur à fibre optique protégé par du polyimide
Sonde à fibre optique flexible protégée par du polyimide, destinée à la mesure des points chauds dans les enroulements, utilisant une détection optique par fluorescence basée sur la durée de vie.
Système de mesure de température par fibre optique
Système de mesure de température par fibre optique permettant la détection en temps réel des points chauds dans les enroulements des transformateurs de puissance à bain d'huile.
Comment choisir une configuration de surveillance pour un transformateur de puissance
Il n'existe pas de solution unique et universelle adaptée à tous les transformateurs. Le choix doit être guidé par des facteurs tels que :
- Type de transformateur
- Niveau de tension
- Importance / criticité du transformateur
- Conditions de chargement
- Historique des pannes
- Capteurs existants
- Dispositifs de surveillance existants
- Paramètres de surveillance obligatoires
- Système SCADA / système de contrôle existant
- Stratégie de maintenance
Surveillance opérationnelle de base
Température, niveau d'huile, refroidissement et conditions de fonctionnement de base.
Surveillance de l'état des équipements
Surveillance de la température associée à l'analyse des gaz de décomposition (DGA) et à la surveillance de l'isolation.
Surveillance complète de l'état des équipements
Plusieurs sous-systèmes de transformateurs intégrés conformément aux exigences du projet.
Il s'agit d'exemples de configuration plutôt que d'ensembles figés : la combinaison adéquate dépend du transformateur et du projet en question.
FAQ sur la surveillance des transformateurs de puissance
Quels paramètres faut-il surveiller sur un transformateur de puissance ?
En fonction de l'importance du transformateur et de son environnement d'exploitation, la surveillance peut porter sur la température des enroulements et de l'huile, les gaz dissous, les décharges partielles, l'état des traversées, l'état du commutateur de prise en ligne (OLTC), le niveau d'huile, la pression du réservoir et l'état du système de refroidissement.
La surveillance de la température suffit-elle à évaluer l'état d'un transformateur ?
La température est un indicateur utile et courant, mais elle ne reflète que les conditions thermiques. L'isolation, l'activité de décharge, l'état des traversées et celui du transformateur à bobines mobiles (OLTC) nécessitent chacun des méthodes de surveillance spécifiques pour obtenir une vision plus complète de la situation.
Quelle est la différence entre la surveillance des décharges partiales et celle des décharges de gaz dissocié (DGA) ?
La DGA permet de suivre l'évolution dans le temps des gaz liés à des défauts dissous dans l'huile du transformateur. La surveillance des décharges partielles permet de suivre l'activité des décharges électriques directement au sein du système d'isolation. Ces deux méthodes s'appuient sur des indices physiques différents et sont souvent utilisées conjointement.
Pourquoi faut-il surveiller les traversées de transformateurs ?
Les traversées se situent à la jonction entre l'isolation interne du transformateur et le réseau haute tension externe ; avec le temps, elles peuvent présenter une dégradation de l'isolation ou des anomalies au niveau des courants de fuite — des problèmes qu'un système de surveillance dédié aux traversées permet de détecter.
Pourquoi la surveillance de l'état de l'OLTC est-elle importante ?
L'OLTC associe une commutation mécanique à un comportement de contact électrique ; il fonctionne bien plus fréquemment que la plupart des autres composants du transformateur, ce qui en fait une source courante d'anomalies mécaniques ou électriques.
Est-il possible d'équiper un transformateur existant d'un système de surveillance en ligne ?
Dans de nombreux cas, oui. L'étendue des travaux réalisables dépend de la structure existante du transformateur, des points d'installation disponibles et de l'accès aux capteurs — ces éléments sont généralement confirmés lors de l'étude du projet.
Les capteurs de transformateur existants peuvent-ils être intégrés ?
Les capteurs et les instruments existants peuvent souvent être intégrés dans une configuration de surveillance en ligne, en fonction du type de signal qu'ils émettent et de leur compatibilité avec la plateforme de surveillance.
Les données de surveillance des transformateurs peuvent-elles être reliées au système SCADA ?
Oui. Nos produits de surveillance prennent généralement en charge les interfaces de communication standard telles que Modbus ou DL/T860, ce qui permet leur intégration à des systèmes SCADA, à des systèmes d'automatisation de postes électriques ou à des plateformes de surveillance de transformateurs.
Tous les transformateurs nécessitent-ils la même configuration de surveillance ?
Non. La configuration doit tenir compte de l'importance de chaque transformateur, de son environnement d'exploitation, de son historique de défaillances et des instruments de mesure existants — voir le guide de sélection ci-dessus pour connaître les principaux facteurs à prendre en considération.
Comment choisir les fonctions de surveillance adaptées à mon transformateur ?
Commencez par identifier les points à risque et les priorités de maintenance du transformateur, puis passez en revue les critères de sélection mentionnés ci-dessus. Notre équipe peut vous aider à trouver une configuration de surveillance adaptée à vos besoins.
Mettez en place la configuration de surveillance adaptée à votre transformateur de puissance
Les priorités en matière de surveillance varient selon les transformateurs. L'architecture de surveillance doit être choisie en fonction du type de transformateur, de son importance opérationnelle, de l'instrumentation existante, des points à risque et de l'intégration système requise.
