Les transformateurs sont des équipements à haute tension qui facilitent le transport et la distribution de l’énergie électrique. Son objectif principal est de réduire les niveaux de tension dans un système électrique donné. Mais bien qu’il s’agisse d’appareils fermés sans pièces rotatives, ils ne sont pas totalement invulnérables aux pannes. Si ces défauts surviennent, les laisser non contrôlés pourrait conduire à des résultats désastreux en endommageant le transformateur et en entravant les opérations quotidiennes.

Pour éviter cela, il faut d’abord se familiariser avec les défauts les plus courants des transformateurs et savoir comment les diagnostiquer et s’en protéger.

1. Défaut de surchauffe

La surchauffe dans un transformateur est souvent due à des surcharges dépassant les surcharges admissibles indiquées par le fabricant selon les normes CEI et à des défauts externes tels qu'un court-circuit sur les installations en aval ou une panne du système de refroidissement. Heureusement, la plupart des défauts de surchauffe peuvent être facilement évités en effectuant un entretien approprié du transformateur. Cependant, si le problème est négligé, la surchauffe provoque généralement la rupture de l’isolation des enroulements.

Les étapes générales pour diagnostiquer ce problème sont les suivantes :

Vérifiez si les ventilateurs de refroidissement fonctionnent correctement, ainsi que l'état des ventilateurs et des pompes à huile.

Inspectez le radiateur et assurez-vous qu’il est propre. Sinon, nettoyez la poussière, la saleté et autres contaminants qui auraient pu y adhérer.

Déterminez s'il y a une sorte de surintensité en vérifiant le courant du transformateur et en réduisant la charge si nécessaire pour rester conforme au courant nominal de l'unité.

La température ambiante peut affecter le transformateur lorsqu'il fonctionne lors de journées particulièrement chaudes. Dans ces situations, pensez à augmenter le volume des stations de refroidissement.

L'huile sert principalement à refroidir le transformateur. Vérifiez donc si les niveaux d’huile sont épuisés et remplacez-le si nécessaire. N’oubliez pas non plus de vérifier les fuites potentielles à l’origine du problème.

2. Défauts d’isolation de l’huile et des enroulements

Les huiles pour transformateurs sont spécialement conçues pour fournir une isolation électrique dans des champs électriques élevés. Ainsi, une diminution substantielle de sa rigidité diélectrique pourrait signifier que l’huile n’est plus utilisable. Certains facteurs pouvant entraîner une détérioration de la rigidité diélectrique d'une huile comprennent les contaminants polaires comme l'eau et la dégradation du papier de cellulose.

En cas de défauts mineurs tels que des dommages à l'isolation des boulons centraux, une surchauffe locale, etc., l'arc provoque la génération lente de gaz dans l'huile et sa montée vers le conservateur.

En revanche, un défaut majeur qui se traduit par un arc électrique important va rapidement libérer un volume important de vapeurs de gaz et d'huile qui n'ont pas le temps de s'échapper. Ce développement violent déplace ainsi physiquement l'huile et crée une pression qui force la poussée d'huile dans le conservateur.

Essentiellement, la panne localisée et l’échauffement de l’huile sont les principaux responsables de pratiquement tous les défauts affectant le noyau et les enroulements du transformateur.

3. Défaut central

Une surchauffe grave se produit si une partie de l'isolation du noyau est endommagée ou si la structure de stratification du noyau est pontée par un matériau conducteur permettant la circulation d'une quantité suffisante de courants de Foucault. De plus, faites attention aux boulons isolés utilisés pour serrer le noyau. Une défaillance de leur isolation peut faciliter la propagation du courant vagabond, ce qui contribuera également à la surchauffe.

4. Défaut entre phases

Également appelés défauts triphasés, ces problèmes ne transitent pas par la mise à la terre et se limitent donc à l'impédance de l'enroulement. La valeur de cette impédance est intentionnellement conçue dans le transformateur pour limiter le courant de court-circuit maximum. Ceci est obtenu en faisant en sorte que le flux de réactance de fuite génère le niveau requis pour court-circuiter en ne reliant pas les enroulements primaire et secondaire. Les relais différentiels et les relais Buchholz sont les principaux moyens de résoudre ce défaut.

Pour diagnostiquer un défaut entre phases, vérifiez si les dispositifs de protection du transformateur ont isolé le transformateur et libéré l'huile des réservoirs. Certaines des causes habituelles de court-circuit dans ce défaut comprennent :

Niveaux d'huile bas

Transformateur vieillissant

Mauvaise huile due à la contamination de l'eau

Haute tension due à la foudre ou à d'autres surtensions électriques

5. Défauts de réservoir (niveau d'huile) et panne de refroidissement

Une fuite d'huile dans un transformateur peut provoquer un contournement entre les connexions d'extrémité et les enroulements. Lorsqu’il y a moins d’huile que nécessaire pour les réservoirs, cela entraîne une réduction de l’isolation des enroulements. A terme, un défaut de cuve entraîne une élévation anormale de la température du transformateur. Inspectez les fuites en effectuant périodiquement un contrôle visuel sur le corps du réservoir. Les raisons courantes de fuite comprennent :

Desserrage des vis du corps du réservoir

Corrosion sur le corps du réservoir

Dommages mécaniques causés par un fort impact sur le corps du réservoir

D'un autre côté, une défaillance du système de refroidissement affectera inévitablement les performances du transformateur et l'empêchera de fonctionner à sa pleine capacité. La plupart des petits transformateurs fonctionnent généralement bien avec un refroidissement naturel uniquement, mais les modèles plus grands nécessitent un refroidissement forcé dans leur conception. Effectuez un contrôle des performances du système de refroidissement du transformateur pour vérifier s'il fonctionne toujours comme prévu.

Conclusion

Les défauts courants des transformateurs indiqués ci-dessus devraient constituer un bon point de départ pour vous permettre de mieux maîtriser vos transformateurs et d’assurer leur fonctionnement normal. Vous devez également savoir comment déterminer la criticité du transformateur.

Cela dit, de nombreux autres défauts peuvent affecter un transformateur. Pensez à travailler avec une entreprise d'ingénierie mécanique et électrique pour vous aider à effectuer des tests de transformateur électrique et à entretenir ces composants critiques de votre système électrique.