Pourquoi le noyau du transformateur est-il considéré comme le cœur principal d’un transformateur de puissance ?

En tant qu'appareil de base et équipement central de l'industrie électrique, le noyau de fer d'un transformateur de puissance constitue un composant fonctionnel et structurel essentiel pour garantir un flux de circuit magnétique, une conversion d'énergie et une sécurité électrique sans entrave. Du point de vue des équipements électriques et de la sécurité électrique, les défauts dans les noyaux de fer des transformateurs ne peuvent être négligés.

Commençant par une description de l'état opérationnel des noyaux de fer des transformateurs, cet article explique le principe de la mise à la terre en un seul point pour les noyaux de fer des transformateurs, analyse les causes des défauts de mise à la terre dans les noyaux de fer des transformateurs et fournit des méthodes de traitement et de détection des défauts.

1 Description des conditions de fonctionnement du noyau du transformateur de puissance

Le noyau constitue le cœur structurel d'un transformateur de puissance, fournissant un support essentiel pour le flux magnétique et la conversion d'énergie. En fonctionnement normal, le noyau génère un champ magnétique alternatif extrêmement puissant en raison d'une haute tension et de courants importants, ce qui entraîne une différence de potentiel significative avec la terre. Cette différence de potentiel peut provoquer des phénomènes de décharge entre le coeur et le réservoir de pétrole. Des décharges importantes peuvent endommager directement le noyau, les enroulements et le boîtier du transformateur, entraînant potentiellement des accidents du transformateur et des risques opérationnels.

2 Principe de mise à la terre en un seul point pour les noyaux de transformateur de puissance

La mise à la terre en un seul point des noyaux de transformateur de puissance implique de sécuriser les tôles pour former un plan de potentiel unifié. Ceci est réalisé en connectant une section du noyau à une plaque de serrage du noyau fixée à la paroi interne du réservoir via des fils de serrage ou des boulons. Cela garantit une uniformité potentielle à la fois au sein du noyau et entre le noyau et le réservoir. Si le noyau présente des irrégularités, des déformations ou des courbures, cela facilite facilement la mise à la terre électrique à travers les tôles. Au sein d'un champ électromagnétique alternatif, cela induit des courants alternatifs dans le noyau, formant potentiellement des circuits localisés. Par conséquent, un dégagement de chaleur localisé et transitoire se produit à l’intérieur du noyau, entraînant des températures internes excessives, un dégagement important de gaz nocifs, l’activation de systèmes de protection contre les gaz et l’arrêt du transformateur. Ces problèmes nuisent à la fonctionnalité du transformateur dans les systèmes et réseaux électriques.

3 causes principales des défauts de mise à la terre du noyau du transformateur de puissance

(1) Présence d'objets étrangers dans le transformateur de puissance

 Chronologiquement, l'existence de corps étrangers se manifeste en plusieurs étapes :

Premièrement, pendant la fabrication, une précision insuffisante dans la fabrication du noyau et un nettoyage insuffisant des zones internes et des composants du noyau peuvent laisser des débris résiduels, compromettant l'efficacité de la mise à la terre du noyau.

Deuxièmement, lors de l'installation, des forces mécaniques externes peuvent provoquer une déformation du noyau et une distorsion du boîtier, délogeant les matériaux et créant de multiples points de mise à la terre. Cela entraîne des courts-circuits, des boucles fermées et une surchauffe.

Troisièmement, lors du remplissage d'huile, une huile de qualité inférieure aux normes peut introduire des contaminants métalliques qui adhèrent près du noyau, perturbant le contrôle du point de mise à la terre et formant plusieurs points de mise à la terre.

Quatrièmement, pendant la maintenance et l'exploitation, l'usure, la corrosion et les vibrations à l'intérieur du transformateur génèrent des débris métalliques granulaires et des contaminants en poudre. Ces particules s'infiltrent dans le cœur, perturbant son fonctionnement normal et créant des défauts de fonctionnement et des dangers latents.

(2) Dégagement insuffisant dans le noyau du transformateur de puissance

Une proximité excessive entre les pinces à noyau et les broches centrales peut entraîner un jeu de mise à la terre inadéquat ou une mauvaise fixation lors de la mise à la terre du noyau. Le déplacement opérationnel peut alors déclencher des phénomènes de décharge. Le desserrage des entretoises de noyau peut provoquer un contact entre le noyau et le boîtier, provoquant des courts-circuits.

(3) Pénétration d'eau à l'intérieur du transformateur de puissance

Lors de l'installation ou de la maintenance par temps humide, le non-respect des mesures d'étanchéité ou d'isolation peut endommager l'isolation du noyau. Les laminages de papier saturés d'humidité, lorsqu'ils sont soumis à une haute tension, provoquent facilement des courts-circuits entre le noyau et la masse et des défauts de décharge.

4 causes fondamentales de surchauffe du noyau du transformateur de puissance

(1) Normes de fabrication inférieures aux normes. Plus le transformateur de puissance est moderne et automatisé, plus la demande de techniques de fabrication avancées est grande. Certaines unités de production de transformateurs ne disposent pas des qualifications nécessaires pour les nouvelles structures, matériaux et spécifications, ce qui entraîne des problèmes pratiques tels qu'une précision insuffisante, un nettoyage incomplet et des techniques non conformes. Cela conduit à une surchauffe du noyau, compromettant la stabilité globale.

(2) Techniques d'installation de qualité inférieure. Lors de l'installation, le non-respect du principe de mise à la terre en un seul point du noyau entraîne un serrage inadéquat des vis, une longueur de fil de terre insuffisante ou un emplacement de mise à la terre incorrect. Cela amène le noyau à entrer en contact avec le boîtier, ce qui entraîne finalement un défaut à la terre du noyau et déclenche une surchauffe pendant le fonctionnement.

5. Méthodes de résolution des défauts de terre du noyau du transformateur de puissance

Les principales méthodes de traitement des défauts de mise à la terre du noyau dans les transformateurs de puissance comprennent : la gestion des défauts de mise à la terre multipoints intermittents, la gestion des défauts de mise à la terre multipoints avec des valeurs de résistance d'isolement mesurables et la résolution des défauts de mise à la terre multipoints sans valeurs de résistance d'isolement (également appelés mise à la terre morte). Cette section illustre principalement l'approche pour les défauts de mise à la terre multipoints intermittents.

6 Détection des défauts à la terre du noyau du transformateur de puissance

(1) Standardiser les procédures d’inspection. Lors de l'installation, assurez-vous que les broches de positionnement sont inversées ou retirées. Vérifiez méticuleusement que tous les composants sont correctement dimensionnés, correctement allongés et ne comportent qu'une seule plaque de connexion si nécessaire. De plus, vérifiez que toutes les vis et écrous sont solidement fixés et vérifiez si le processus de fabrication des tôles d'acier au silicium répond aux normes optimales. Éliminez fondamentalement la possibilité de plusieurs points de mise à la terre.

(2) Procédures de nettoyage approfondies. Après la fabrication, l'installation ou des modifications majeures des transformateurs de puissance, effectuez un nettoyage complet des composants internes. Assurez-vous qu'aucun fil métallique excédentaire ou même de minuscules particules métalliques ne restent à l'intérieur du transformateur, ce qui pourrait prédisposer les tôles en acier au silicium à plusieurs points de mise à la terre.

(3) Maintenir la propreté du réservoir. Effectuer des inspections de routine des refroidisseurs et des pompes à huile pendant le fonctionnement du transformateur pour éviter une surchauffe localisée du noyau et une défaillance prématurée. Cela évite que les particules métalliques générées par la friction ne pénètrent dans le réservoir via l'huile. L’accumulation excessive de particules au fil du temps conduit inévitablement à plusieurs points d’ancrage.

(4) Améliorer la surveillance opérationnelle. Cela permet de prendre rapidement des mesures correctives lors de la détection de défauts de mise à la terre dans les transformateurs de puissance, ou de lancer des enquêtes lorsque des facteurs suspects surviennent. Une telle vigilance garantit que les défauts de mise à la terre du noyau sont évités avant qu'ils ne surviennent.