Défauts dans les transformateurs et diagnostic

DEFAUTS DANS LES TRANSFORMATEURS ET DIAGNOSTIC L.Mokhnache Univ Batna2
I. Défauts et causes
L’étude des défauts des transformateurs de puissance a un double objectif :
 Comprendre leur genèse de manière à prévoir leur gravité et
leur Développement.
 Analyser leur impact sur le comportement de transformateur et en déduire
les signatures permettant, à posteriori, de remonter jusqu’à la cause de la
défaillance
I.1 défauts
Les principaux défauts intervenants dans le fonctionnement d’un
transformateur de puissance :
 défauts lies à la fabrication
• Le mélange des impuretés dans l’alliage constituant le circuit magnétique.
• Le non isolement des conducteurs des enroulements primaire ou
secondaire.
• Mauvaise étanchéité au niveau des bornes HT ou BT.
Un tel défaut peut provoquer une fuite d’huile. En effet, la sur échauffement du
bobinage, accroissant ainsi les risques des courts circuits
 défauts d’ordre mécanique
• Déformation du circuit magnétique
Fig. Défaut de circuit magnétique « déformation »
Défauts liés conditions de transport.
- Percement de la cuve qui provoque les fuites d’huile.
- Les fissures ou les cassures de isolateurs des bornes HT /BT.
-Le mauvais serrage des connections HT/BT provoque leurs l’échauffement.

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Fig. Défaut suite au mauvais serrage sur borne BT
 Défauts d’ordre atmosphérique
- L’humidité
- La chaleur excessive
- Les foudres
Fig. défaut à cause d’une foudre
Défauts d’ordre électrique
Un tel défaut peut résulter d’un court-circuit ou d’un circuit ouvert au niveau
du bobinage primaire ou secondaire. Un court-circuit provoque une
augmentation de la
température à l’intérieur de transformateur, ce qui conduit à la détérioration des
isolants des conducteurs. Le transformateur est donc déséquilibré.
- Les surtensions suite au mauvais contactent.
- Les manques phases de la source HT.
- Les surcharges des transformateurs de puissances (Kch >100 %).
- Le déséquilibre des charges sur les trois phases BT.
• Court-circuit entre spires

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Fig. Défaut de court-circuit
Parmi les méthodes utilisées, on a celle qui doit prélever un ou plusieurs
signaux pour les traiter ou échantillons pour essais, les analyser, et
conclure à une défaillance ou non, avec certitude
Fig. Les points de mesure

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I.2 Les causes
Les causes des défauts sont multiples. Elles peuvent être classées en trois groupes :
 Les initiateurs de défauts : surchauffe du transformateur, usures des
éléments des contacts, cassures des isolateurs de bornes HT, BT de
fixations, problème d'isolation électrique notamment du bobinage,
surtension transitoire…
 Les contributeurs aux défauts : surcharge fréquente, température
ambiante
élevée, ventilation défaillante, humidité, mauvaise terre, vieillissement…
 Les défauts sous-jacents et erreurs humaines : défauts de fabrication,
Composants défectueux, protections inadaptées (fusibles sur calibrer),
fausses manœuvres côté HT, absence de maintenance…
Les effets sont principalement dus à un problème : thermique, électrique, et
environnemental, électromagnétique.
II méthodes de diagnostic dans le transformateur
II.1 les méthodes de CND
 Définition
Le contrôle non destructif CND est un ensemble de méthodes qui permet de
caractériser l'état d'intégrité de structures industrielles, sans les dégrader, soit
au cours de la production (les pièces qui sortent des fonderies ne sont jamais
exemptes de défaut), soit en cours d'utilisation (apparition de défaut). Il faut
donc déterminer quelle taille de défaut est acceptable de façon empirique à la
casse (destruction) et ensuite pouvoir les détecter, sans détruire la pièce
II.1.1 courant de Foucault
Cette méthode de CND consiste à créer, dans des matériaux conducteurs
électriques, des courants induits par un champ magnétique variable, au
moyen d'un capteur. Ces courants induits, appelés courants de Foucault,
circulent localement dans le matériau et ont une distribution et une répartition
qui dépendent du champ magnétique d'excitation, de la géométrie et des
caractéristiques de conductivité électrique et de perméabilité magnétique de
la pièce examinée

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 Contraintes normales
Le passage d’un courant dans le transformateur induit un champ magnétique,
qui à son tour induit des courants de Foucault dans les éléments métalliques du
transformateur. Ces courants induits sont la cause majeure des pertes
supplémentaires dans un transformateur
 Contraintes anormales
Par conception toutes les pièces métalliques, qui ne sont pas les enroulements (circuit
magnétique, structure métallique de renfort, tirants, etc.), sont mises au potentiel en
un point, généralement à la masse. Si une de ces mises à la masse n’est plus effective,
la pièce en question est en potentiel libre et peut se charger/décharger sans contrôle.
D’autre part si une deuxième mise à la masse s’effectue, suite à un défaut d’un isolant
interne, une boucle électrique fermée via la masse est alors constituée, et elle est
traversée par des champs magnétiques. Un courant de Foucault, induit, anormal
circule alors dans les éléments formant cette
Boucle. Ces éléments n’étant pas conçus pour faire passer du courant, ils peuvent se
dégrader, en particulier les isolants.
Défauts possibles dus aux contraintes électromagnétiques En cas de mises à la masse
en plusieurs points du circuit magnétique (Figure I.7), ou des éléments Métalliques de
serrage de la partie active, on peut avoir comme défauts typiquement des points
chauds dus à :
- Des courants de Foucault induits, anormalement importants ;
- Des dégradations d’isolants internes dus à ces courants de Foucault anormaux.
Fig. Schéma d'une boucle de courant de défaut avec le circuit magnétique (CM)