CG Power Systems worldwide

CG Power Systems worldwide
CG Power Systems Belgium NV
Antwerpsesteenweg 167
B-2800 Mechelen, Belgium
T + 32 15 283 333
F + 32 15 283 300
CG Power Systems Canada Inc
101 Rockman Street, Winnipeg
Manitoba R3T OL7, Canada
T +1 204 452 7446
F +1 204 453 8644
CG Electric Systems Hungary Zrt
Registered Office
Máriassy utca 7, Floor IV
1095 Budapest, Hungary
T +36 1 483 6611
F +36 1 483 6613
PT CG Power Systems Indonesia
Power Transformer Division
Kawasan Industri Menara Permai Kav. 10, Jl. Raya Narogong, Cileungsi
Bogor 16820, Indonesia
T +62 21 823 04/30
F +62 21 823/42 22
[email protected]
Transformateurs de Puissance
Votre partenaire en matière de solutions énergétiques
-2-
Table des matières
CG Power Systems
5
Conception du transformateur
6
Assurance Qualité
8
Construction du noyau
9
Enroulements
11
Isolation
12
Montage de la partie active
13
Cuves
14
Traitement de la partie active
15
Système de préservation de l’huile et
< Autotransformateur 750 MVA 380/230/13.8 kV en plat-forme d’essais pour un essai d’échauffement
-3-
protection contre les défauts
16
Réglage de la tension
17
Refroidissement 18
Commande et protection des transformateurs
19
Essais
20
Expédition et installation 22
5
-4-
CG Power Systems
CG Power Systems (anciennement Pauwels) compte parmi les principaux constructeurs mondiaux de transformateurs triphasés. Fournisseur
certifié de tous les éléments de la chaîne, l’entreprise dispose d’unités de
fabrication installées sur trois continents ainsi que d’un réseau mondial de
bureaux de vente et d’agents spécialisés au service d’une clientèle disséminée dans plus de 135 pays. Plus de 500.000 transformateurs CG Power
Systems sont actuellement en exploitation dans le monde entier.
Au départ de son siège établi à Mechelen, Belgique, CG Power Systems
fait office de quartier général de l’entreprise et se charge de définir la
stratégie du groupe.
Composition de la gamme complète des transformateurs de puissance CG :
>> Transformateurs de moyenne et de grande puissance
>> Transformateurs mobiles
>> Transformateurs déphaseurs
>> Transformateurs élévateurs de centrale
>> Autotransformateurs
>> Transformateurs de conversion CCHT
>> Transformateurs de traction
>> Inductances shunt
< Vue du hall d’assemblage de parties actives (CG PT Malines)
-5-
Conception du transformateur
Nos concepteurs sont familiers avec toutes les normes nationales et internationales
comme ANSI, NEMA, CSA, IEC ou BS puisque nous assurons la fourniture de
transformateurs dans le monde entier.
Chaque transformateur est individuellement conçu en fonction de ses exigences
spécifiques et de son application.
Des logiciels spécialement développés permettent d’améliorer encore la fiabilité
des produits :
>> Optimisation de la conception en fonction du coût de la main-d’œuvre, du coût
des matériaux, de la capitalisation des pertes et du niveau de bruit
>> Distribution des surtensions en cas de choc de foudre et de choc de manœuvre
>> Comportement en cas de court-circuit
>> Analyse des zones susceptibles d’être affectées par des contraintes électriques
importantes
>> Calcul des pertes supplémentaires et des effets thermiques.
Si le transformateur doit résister à des secousses sismiques d’amplitude définie,
CG Power Systems est en mesure de procéder à une analyse statique ou dynamique de la conception afin de démontrer que le transformateur est à même de
résister à ces conditions particulières.
Équipe de conception
<
Avant d’être transmis à l’unité de production, les équipements d’une conception
nouvelle sont soumis à l’appréciation d’une équipe composée de représentants des
divisions Ingénierie, Assurance Qualité, Fabrication, Essais et Recherche et développement. Chaque design est placé sous la responsabilité d’un ingénieur de projet
qui assurera un suivi attentif de son évolution d’un bout à l’autre du processus de
fabrication.
Les concepteurs en mécanique utilisent un logiciel de conception 3D
6
6
1U
6
1V
11
5
1
W
3
3
1
4
4
4
La conception mécanique est contrôlée à l’aide d’un logiciel de calcul aux éléments finis
18/19
18/19
16/17
U
15
15
15
18/19
16/17
18/19
V
5
W
13/14
13/14
13/14
6
7
20
21
8
8
22
9
10
22
23
23
24
3
3
2
3
3
LS
KADER
24
11(K)
+
-
7(8)
3(4)
9(10)
<
4
26
24
1(2)
5(6)
27
28
17
18
16
1U
1
<
-6-
Conception des fils de sortie
19
19
1V
1
18
24
1
W
1
Du dessin à la réalité
-7-
Assurance Qualité
CG Power Systems ambitionne de construire des produits dont le fonctionnement
sûr et fiable répond aux exigences spécifiées par le client et présentant un bilan
global excellent pendant tout son cycle de vie. L’élaboration de normes de mesure
et de procédures d’inspection ne constitue qu’une des étapes dans la réalisation
de cet objectif. L’engagement indéfectible des membres du personnel à défendre le
concept de qualité constitue le facteur le plus important.
Toutes les unités de production CG Power Systems sont certifiées ISO 9001. Cette
certification leur a été décernée par des organismes réputés tels qu’AIB Vinçotte,
Kema et l’Office des normes générales du Canada.
La norme ISO 9001 intègre le plus grand nombre d’éléments système de contrôle
de la qualité que présente la série 9000, y compris des postes tels que la livraison
et la maintenance. Les normes ISO décrivent les éléments de systèmes de qualité
conçus pour garantir que les produits et services satisferont à toutes les exigences
requises avant d’être livrés au client. Pour être certifiées, les installations industrielles et commerciales doivent détailler la totalité des processus effectués et subir
avec succès un audit mené par un organisme indépendant.
<
Des employés qualifiés procèdent aux inspections et vérifications requises, puis
signent le registre de contrôle progressif sous la rubrique associée au stade de
fabrication qui les concerne plus particulièrement. Les inspecteurs de la qualité
procèdent à un audit du système, lequel consiste à vérifier divers aspects de la
production pour s’assurer que le système fonctionne correctement. Le cas échéant,
ces inspecteurs ordonneront l’exécution de toute action correctrice jugée utile. En
outre, les inspecteurs se livrent à des inspections d’entrée et finale pour s’assurer
que les matériaux et matériels possèdent le niveau de qualité requis.
Le système d’enregistrement de contrôle progressif garantit la tenue d’un registre
permanent et complet détaillant chacune des étapes du processus de fabrication.
Le recours à des employés qualifiés pour procéder aux inspections requises dans
leurs domaines respectifs impose une formation solide quant aux procédures et à
la finalité des tâches qu’ils exécutent. Tous les membres du personnel continuent
à bénéficier d’une formation approfondie portant sur les différentes facettes de leur
activité professionnelle.
Chaque transformateur subit une analyse SFRA en plate-forme d’essais >
-8-
La qualité de l’huile est contrôlée par le laboratoire de chimie de CG
Construction du noyau
Les transformateurs CG Power Systems sont du type concentrique. Les circuits
magnétiques sont assemblés avec des tôles d’acier au silicium à grains orientés de
première qualité, achetées coupées à largeur et revêtues de carlite afin d’améliorer
la résistance électrique entre les tôles et de réduire les pertes par courants de
Foucault. Lorsque la capitalisation des pertes le justifie, l’utilisation de tôles d’acier
au silicium traitées au laser ou au plasma s’impose.
Les assemblages d’angle des tôles reposent sur l’adoption d’une structure à
chevauchement du type « step-lap », laquelle permet de réduire les pertes, le
courant magnétisant et le niveau de bruit. L’assemblage à onglet des tôles permet
d’améliorer la distribution du flux.
Des cisailles informatisées ultramodernes fournissent des tôles découpées à onglet
et avec un haut rendement. Ces machines sont à même de couper des tôles de la
largeur maximale disponible à l’heure actuelle.
Certaines machines procèdent à l’empilement automatique des noyaux et culasses
afin de réduire au maximum les opérations de manutention des tôles ainsi que les
contraintes mécaniques afin de garantir l’obtention du niveau de perte prévu.
L’empilement en gradins des tôles permet d’obtenir un noyau de forme circulaire
qui offre un soutien radial optimal aux enroulements, notamment lors des courtscircuits.
L’application d’une résine époxy à haute résistance et faible viscosité sur les
tranches des noyaux et la culasse inférieure permet de mieux solidariser les tôles
et de réduire ainsi le niveau de bruit. Le noyau est conçu de telle manière que son
échauffement reste faible. Si nécessaire des canaux d’huile verticaux localisés entre
les paquets de tôles permettent d’en contrôler la température.
Le circuit magnétique est clamé au moyen de raidisseurs en acier profilé et de
tirants d’ancrage qui lui confèrent une résistance mécanique élevée lors des
contraintes mécaniques statiques (levage et fixation) et dynamiques (court-circuit).
D’une grande légèreté compte tenu de leur résistance, ces raidisseurs présentent
une surface lisse face aux extrémités des enroulements ce qui élimine les zones de
contraintes électriques locales importantes.
<
<
Le noyau est redressé après empilement
Afin de réduire au minimum la résistance magnétique, on utilise une structure d’empilement à
chevauchement (step lap) des tôles du noyau
-9-
Making a regulating winding with twin copper conductor
- 10 -
Enroulements
Les enroulements sont de forme cylindrique et placés dans une même phase
concentriquement les uns par rapport aux autres. Cet agencement confère à l’ensemble la résistance aux courts-circuits la plus élevée tout en assurant un excellent
refroidissement de la surface des conducteurs. Ceux-ci seront soit en cuivre soit en
aluminium en fonction des exigences du client. Généralement, les transformateurs
de moyenne et de grande puissance utilisent uniquement des conducteurs en
cuivre.
Ces conducteurs sont constitués soit de fils méplats isolés au papier soit de câbles
continuellement transposés. Si nécessaire, des conducteurs à haute résistance à la
traction seront utilisés pour résister aux efforts générés par les courants de courtcircuit. Les concepteurs optent systématiquement pour des conducteurs de section
maximale afin de minimiser les contraintes dues aux courts-circuits tout en limitant
les pertes par courants de Foucault au sein des conducteurs.
Les conducteurs des câbles transposés peuvent être revêtus d’une résine époxy polymérisable à chaud ce qui permet d’ accroître considérablement la résistance aux
courts-circuits. Les tours à bobiner modernes sont équipées de mandrins en acier
de diamètre réglable. Cela permet de garantir le respect de tolérances sévères ainsi
qu’un meilleur rendement des opérations de bobinage. Lors du bobinage, des
dispositifs de freinage hydraulique permettent de maintenir une tension mécanique
dans les conducteurs.
L’ingénieur concepteur choisit le type d’enroulements à utiliser en fonction de la
tension et du courant. Suivant le cas , on utilisera des enroulements en feuillard,
des enroulements en une ou plusieurs couches avec ou sans cales radiales ou des
enroulements en galettes continues ou entrelacées. Le contrôle des contraintes
diélectriques est assuré entre autre par l’utilisation d’anneaux de garde aux extrémités d’enroulement ou à d’autres endroits si nécessaire. L’usage d’emboîtement
en queue d’aronde renforce la tenue mécanique des cales radiales et des réglettes
verticales lors des efforts de court-circuit.
La circulation de l’huile à travers les enroulements s’effectue en zigzag pour assurer
le bon refroidissement de toute la surface des conducteurs et pour limiter la température au point chaud. Les concepteurs accordent une attention particulière à une
distribution uniforme de l’huile vers toutes les parties de tous les enroulements.
Des capteurs à fibre optique mesurent les températures réelles des points chauds
Enroulements terminés, en attente d’assemblage
- 11 -
Isolation
L’isolation principale se compose d’un matériau d’isolation en carton comprimé de
la plus haute qualité ou en matériau d’isolation Nomex®, parfaitement imprégnable
à l’huile afin d’éliminer les décharges partielles internes. Les cales radiales et
les réglettes verticales sont exécutées en carton précomprimé afin d’obtenir une
résistance élevée aux contraintes mécaniques et aux courts circuits.
Lors de la conception de la structure isolante, on veillera à ce que toutes les surfaces d’isolant puissent être alimentées en huile lors de l’ imprégnation et du fonctionnement du transformateur afin de limiter les problèmes de décharge partielle.
Le matériau d’isolation peut être du papier standard, du papier amélioré ou
du Nomex®. Hybrid est un mélange optimisé de Nomex® et de papier
<
Des pièces d’isolation spéciales pré-moulées sont utilisées en rapport
avec le champ électrique, pour optimiser la conception
<
<
Une fois terminés, tous les enroulements sont séchés dans un four à air chaud
puis soumis à des efforts de dimensionnement et de précontrainte au moyen d’une
presse hydraulique afin d’obtenir une hauteur d’enroulement conforme au plan
ainsi qu’une bonne tenue mécanique aux efforts de court-circuit.. Ce processus
crée un ensemble d’ une grande stabilité dimensionnelle. A ce stade, les enroulements sont prêts à être assemblés sur les noyaux.
Au cours de la conception, l’isolation est vérifiée à l’aide de calculs aux éléments finis
- 12 -
Montage de la partie active
Tout d’abord, les enroulements individuels sont empilés les uns sur les autres pour
former une phase complète.
Les espaces radiaux entre les enroulements sont subdivisés à l’aide de solides
cales en carton diélectrique.
Des anneaux de garde et des anneaux d’angle sont placés au-dessus et en dessous
des enroulements de manière à obtenir une isolation d’extrémité profilée permettant
un contrôle optimal des passages d’huile et des contraintes diélectriques.
Les enroulements de phase complets sont ensuite descendus avec précaution
sur les colonnes individuelles et fermement empilés en direction du noyau afin
d’assurer une capacité de court-circuit optimale.
On procède ensuite à l’enchevêtrement des tôles de la culasse supérieure avec
celles des noyaux et le circuit magnétique complet avec ses enroulements est
fermement immobilisé.
On installe alors les sorties de fil (le cas échéant) et les supports et connecteurs
correspondants. Toutes les connexions des enroulements et connexions de
conducteurs de prise, vers le ou les changeurs de prises, sont réalisées avant
séchage de l’ensemble complet circuit magnétique et enroulements, dans le four à
phase vapeur.
Assemblage de bobinage d’un transformateur d’alimentation de réseau ferré 60 MVA 230/27.5/27.5 kV >
<
Brasage sous hydrogène pour des connexions propres >
Souder d’un fil du 40 MVA 230 kV
- 13 -
Cuves
La conception de nos cuves est entièrement informatisée. L’ordinateur détermine la
taille optimale, le nombre et l’emplacement des raidisseurs de cuve nécessaires. À
l’occasion, les coins de la cuve concernée seront arrondis afin de réduire le poids
du transformateur sans en compromettre la qualité ni la fiabilité. L’objectif est de
réduire au maximum la taille et le poids de la cuve, ainsi que le poids d’huile pour
en faciliter la manutention, l’assemblage et l’installation chez le client.
Exécutées en tôle d’acier de haute qualité, les cuves sont conçues pour résister au
vide total imposé par les spécifications.
Toutes les cuves de transformateur sont équipées de crochets de levage, d’œillets
de traction et d’appuis pour vérins. Les ouvertures ménagées dans les couvercles
et parois latérales sont équipées de brides surélevées de telle sorte que les boulons
de fixation des plaques bouche trou ne traverse aucune paroi ni aucun couvercle
et empêchant ainsi que de l’eau de ruissellement ne pénètre dans la cuve en cours
d’inspection. Les trappes d’accès et trous d’homme sont positionnés de telle
sorte que l’on puisse accéder sans difficulté à des composants internes tels que
les changeurs de prises hors circuit. Les fonds de cuve sont plats ou pourvus de
patins permettant le glissement du transformateur dans deux directions comme
l’exigent les spécifications. Les cuves sont équipées d’un couvercle soudé ou d’un
couvercle boulonné.
Les cuves sont toutes soumises à un nettoyage par grenaillage visant à éliminer
les projections de soudure, les écailles de laminage et l’oxydation afin d’obtenir
une surface favorisant l’adhérence de la couche d’accrochage et de la peinture.
L’intérieur de la cuve sera revêtu d’une peinture blanche résistant à l’huile afin de
garantir une bonne visibilité lors des inspections internes.
Cuve d’un transformateur d’alimentation de réseau ferré 60 MVA 230 kV >
Chaque cuve est peinte au pistolet avant expédition >
- 14 -
Traitement de la partie active
La partie active de tous les transformateurs de puissance supérieure à 25 MVA est
soumise à un séchage poussé jusqu’à l’affichage du facteur de dissipation prédéterminé et ce par le dispositif de séchage en phase vapeur réalisant le séchage le
plus rapide, le plus rentable et le plus efficace de l’isolation du transformateur. Ce
processus en phase vapeur repose sur la méthode standard du cycle du kérosène.
Dans ce système, du kérosène est vaporisé puis aspiré par dépression à l’intérieur
d’un autoclave chauffé dans lequel se trouve le transformateur. La condensation de
la vapeur de kérosène sur l’ensemble bobinage et noyau provoque une augmentation rapide de la température de la partie active et permet d’extraire par le vide
l’humidité présente dans l’isolation. Une température et une pression élevées sont
utilisées pour accélérer le processus de séchage.
Lorsque les mesures du facteur de dissipation et le taux d’élimination de l’humidité
ont atteint les niveaux requis, il suffit d’interrompre le débit de vapeur de kérosène
et de créer une dépression plus importante pour évaporer l’humidité résiduelle
et le kérosène restant. Comme ce processus entraîne l’élimination d’une grande
quantité d’eau, l’isolation rétrécit physiquement. Après son retrait de l’autoclave,
le transformateur est reconditionné comme il convient avant d’être soumis à une
compression hydraulique finale visant à conférer au produit fini une résistance
maximale aux courts-circuits.
>
Deux parties actives prêtes à être séchées dans le four à phase vapeur
- 15 -
Système de préservation de l’huile et
protection contre les défauts
Système de conservation d’huile
Sauf mention contraire, CG Power Systems utilisera, de base, un système à
conservateur d’huile. De nombreuses publications ont établi les avantages techniques de ce système par rapport aux systèmes à cuve scellée ou à conservation
d’huile à pression positive automatique, et qui sont les suivants :
1. intégrité diélectrique élevée
2. pression statique positive sur l’appareil, à tout moment,
3. maintenance réduite,
4. possibilité d’utiliser un relais Buchholz et de recueillir les gaz
Le système de conservation d’huile utilise un réservoir d’expansion vers et depuis
lequel l’huile du transformateur peut s’écouler librement lorsqu’elle se dilate ou se
contracte suite aux changements de température de l’huile. Ce système assure en
permanence une hauteur manométrique d’huile au-dessus de la cuve principale
et maintient cette dernière complètement remplie. Une jauge de niveau d’huile est
montée sur le conservateur et permet de voir les changements de niveau du liquide.
En raison de l’échauffement de l’huile dans le transformateur, celle-ci se dilate et
s’écoule librement vers le conservateur. La dilatation de l’huile du sélecteur du
changeur de prises en charge (CPC) est complètement indépendante de celle du
transformateur. Un compartiment séparé est monté sur le conservateur principal.
Les deux compartiments du conservateur sont équipés d’une jauge de niveau
d’huile à contact d’alarme de minimum, de tuyaux de vidange de l’huile, d’une
entrée d’air venant du respirateur et une liaison vers le transformateur ou le CPC.
La jauge de niveau d’huile est tournée vers le bas pour faciliter la lecture lorsqu’on
est debout sur le socle du transformateur. Le respirateur est rempli de gel de silice
(Caldigel Orange) qui supprime l’humidité et les particules de poussière présentes
dans l’air aspiré par le conservateur. Pour réduire la maintenance et préserver
l’environnement, le respirateur standard, à gel de silice, peut être remplacé par un
respirateur automatique à cycle de chauffage répétitif, sur demande.
>
Le conservateur principal peut être équipé d’une membrane nitrile pour éviter tout
contact de l’air ambiant avec l’huile du transformateur. Ceci élimine la possibilité de
pénétration d’humidité dans l’huile du transformateur, et d’oxydation de l’huile du
conservateur. Sur demande, un détecteur de fuite peut être monté sur le conservateur pour signaler une rupture de la membrane. Il n’est pas possible d’installer
une membrane nitrile dans le compartiment du changeur de prises en charge, en
raison des gaz produits à chaque changement de prise. Pour la même raison, il
n’est pas possible de monter un relais Buchholz sur le compartiment du changeur
de prises en charge ; un relais de protection spécial a été conçu à cet effet avec un
amortisseur sensible aux montées d’huile et qui ne peut être testé avec du gaz sous
pression (RS2001 de MR), ou un relais à pression, actionné par un ressort (Beta
d’ABB).
>
Atmoseal
Conservateur avec son indicateur de niveau d’huile à 30 degrés, pour l’huile de la cuve principale
Représentation du conservateur
2 4
2
3
4 2
1
AIR
1. Membrane nitrile élastique
2. Évents
3. Flasques amovibles
4. Crochets de suspension
5. Jauge de niveau d’huile magnétique à 1 contact de niveau bas
6. Vanne de vidange d’huile
7. Vanne sur la canalisation de raccordement à la cuve
8. Respirateur au gel de silice
- 16 -
3
5
OIL
7
8
6
Réglage de la tension
Sur demande, les transformateurs CG Power Systems peuvent être équipés d’un
changeur de prises hors circuit, d’un changeur de prises en charge ou des deux.
Dans le cas d’ un régulateur de prises en charge, CG Power Systems est à même
de fournir un changeur de prises en charge du type à résistance ou du type à réactance. Ces deux types offre la possibilité d’exécuter jusqu’à 500.000 manoeuvres
avant de nécessiter le remplacement de leur contact. Leur niveau de qualité allonge
sensiblement la périodicité d’entretien.
Le régulateur de prises en charge (RDC) peut être installé dans la cuve du transformateur avec l’inverseur dans son propre compartiment d’huile, de sorte qu’il n’y ait
pas de contamination de l’huile du transformateur par production d’arc au cours de
la commutation ; il peut aussi être monté sur la cuve principale.
Pour éviter l’apparition de surtensions sur le régulateur de prises pendant la
commutation, il est possible d’installer des suppresseurs de transitoires à oxyde
métallique (MOV).
>
>
Détail du sélecteur d’un régulateur de prises en charge installé en cuve.
Vue du bas d’un régulateur de prises en charge M III 500 Y 72.5/B 10193W de Reinhausen
>
Un déphaseur 400 MVA avant la mise en cuve. Vue des six régulateurs de prises en charge
- 17 -
Refroidissement
Les transformateurs CG Power sont habituellement refroidis à l’aide de radiateurs
à panneaux amovibles, constituant une solution de refroidissement à maintenance
réduite. Pour améliorer le rendement des radiateurs, il est possible d’utiliser des
ventilateurs (refroidissement ONAF). Si la conception le recommande ou si les
spécifications l’exigent, le rendement du refroidissement peut encore être augmenté
en pompant l’huile à travers les enroulements (refroidissement ODAF).
CG Power a également une grande expérience d’autres types de refroidisseurs de
transformateurs, tels que le refroidisseur compact huile-air ou les refroidisseurs
huile-eau ; ces solutions peuvent être fabriquées sur demande du client.
Commande du refroidissement
La commande du refroidissement dépend fortement du transformateur et de la
conception du refroidissement. Tous les composants de la commande sont sélectionnés pour leur qualité élevée et leur durabilité. Pour les appareils à système de
pompage, des capteurs de débit d’huile sont utilisés pour signaler des dysfonctionnements du refroidissement et, si nécessaire, basculer automatiquement sur
le système de pompage de secours. On utilise des relais temporisés pour démarrer
séquentiellement les pompes et les ventilateurs afin de réduire le courant de démarrage. Tous les contacts de signalisation nécessaires sont fournis de série. Tous
les équipements de commande du refroidissement sont soigneusement rangés
dans un boîtier de commande IP54 (possibilité d’IP55 pour les petits boîtiers).
Radiateur d’un transformateur 750 MVA >
>
Image thermique d’un auto transformateur 750 MVA
- 18 -
Commande et protection des transformateurs
Auxiliaires de transformateur
Surveillance & Électronique
Le coffret de commande du transformateur regroupe tous les signaux provenant
des auxiliaires montés sur le transformateur ainsi que l’équipement de commande
du dispositif de refroidissement.
CG évite d’utiliser des composants électroniques pour la commande de refroidissement et n’utilise que des composants fiables, garantissant un fonctionnement sans
faille pendant toute la durée de vie du transformateur. Des systèmes très sophistiqués sont toutefois utilisés pour la surveillance du transformateur. Les systèmes de
surveillance disposent toujours des quatre fonctions suivantes :
Chaque transformateur CG Power Systems à conservateur d’huile est équipé d’un
relais de détection des dégagements gazeux (relais Buchholz). Dans l’éventualité
improbable d’un défaut interne, des gaz combustibles naissent dans l’huile, et tentent de s’échapper au point le plus haut du transformateur. Le relais Buchholz est
monté entre la cuve principale et le conservateur ; il recueille les gaz qui s’échappent. Lorsqu’un volume suffisant de gaz a été collecté, un flotteur établit un contact
déclenchant un signal d’alarme. En cas de défaut grave, par ex. un court-circuit, le
relais Buchholz agit comme un relais de circulation d’huile. Il apparait un volume
important de gaz ou d’huile qui active immédiatement le contact d’un second flotteur, déclenchant le disjoncteur du transformateur. La fonction circulation d’huile
du relais Buchholz élimine le besoin d’un relais séparé de surpression soudaine.
Le relais Buchholz est monté au-dessus de la traversée la plus haute, de sorte que
les flotteurs du Buchholz servent de sauvegarde à l’alarme de niveau d’huile. En
cas d’absence d’huile dans le conservateur, la jauge de niveau d’huile active une
alarme mais le relais Buchholz déclenche le disjoncteur du transformateur lorsque
le niveau d’huile descend en dessous du niveau du Buchholz.
Une soupape de décharge à fermeture automatique peut être montée, sur demande,
sur la cuve du transformateur et sur le CPC, afin de réduire le risque de rupture
de la cuve en cas de défaut interne important. Pour la protection du personnel, ce
dispositif de décharge peut être monté avec un écran directionnel et un tuyau de
vidange jusqu’au niveau du sol.
L’espérance de vie du transformateur dépend fortement de la température absolue
du point chaud du bobinage, laquelle est influencée par la température de l’huile
et par la charge. Tous les transformateurs sont équipés de série d’un indicateur
de température d’huile et d’au moins un indicateur de température du bobinage,
comportant des contacts de commande de refroidissement, d’alarme et de
déclenchement. Pour assurer une durée de vie longue du transformateur, le réglage
standard des contacts d’alarme et de déclenchement est très prudent mais peut être
positionné différemment sur demande.
>> capteurs de mesure ; principalement des sondes de température PT100 pour les
niveaux d’huile haut et bas, l’huile du CPC et la température ambiante, transducteurs CT pour les courants de charge & courant de refroidissement, capteur
de gaz dissous et d’humidité, transducteur de position de prise. Un moniteur de
décharge partielle ou un moniteur dédié au changeur de prises peut être installé
sur demande.
>>
>> une unité de commande à microprocesseur qui collecte toutes les données et
les sauvegarde >>des modèles de calcul qui traitent les données et donnent
des informations anticipées sur l’état du transformateur et de la maintenance
nécessaire, telles que le calcul de la température de point chaud du bobinage, le
calcul de la perte de durée de vie, l’usure du contact de CPC, le calcul du point
d’ébullition et des limites de surcharge correspondantes.
>>
>> communication entre le moniteur et un ordinateur ou système SCADA ou
avec un réseau LAN à l’aide d’un protocole de communication tel que TCP/IP,
Modbus, DNP3, Profibus ou autres. CG utilise une communication par fibre
optique entre le système de surveillance installé sur le transformateur et l’ordinateur de la sous-station, pour assurer à tout moment une isolation électrique.
Un relais de tension automatique, en option, peut être fourni avec le transformateur
en élément séparé, ou à intégrer dans un coffret de commande autonome, à intégrer
dans la salle de commande de la sous-station.
Des capteurs à fibre optique peuvent être insérés dans les enroulements pour relever les températures de point chaud en fonctionnement, avec les relais associés, ou
uniquement pour des essais d’échauffement.
< Vue de l’intérieur d’un coffret de commande de transformateur 120 MVA ONAN/ONAF
- 19 -
Essais
Essais de choc de foudre
Système numérique ultramoderne d’enregistrement des impulsions, le système
Haefely HIAS procède à l’analyse la plus pointue des enregistrements d’impulsions
disponibles à l’heure actuelle. L’enregistrement électronique des formes d’onde du
courant et de la tension de choc permet de procéder à des comparaisons mathématiques rapides, y compris à une évaluation de la différence entre les deux formes
d’onde étudiées. La multiplication de cet écart par un facteur cinq et son affichage
permettent d’identifier rapidement les petites perturbations relevées au cours d’un
essai. En outre, le calcul de la fonction de transfert de l’enroulement s’effectue à
l’aide de la transformée de Fourier la plus rapide. Cette technique se traduit par
une identification plus précise et par une correction plus rapide de tout problème
relevé. Un tirage précis des résultats finaux sous forme de courbes est rapidement
disponible. Au besoin, l’utilisateur pourra bénéficier de transparents photographiques tirés à partir de l’oscilloscope à impulsions.
Lors de la construction de la zone d’essais, on a incorporé dans le revêtement
de sol un système de treillis en fils de cuivre comportant un grand nombre de
points de mise à la terre. La pose d’un tel système élimine les mises à la terre à
forte impédance et permet d’obtenir des résultats d’essai d’une grande fiabilité.
La tension nominale du générateur d’impulsions s’élève à 200 kV par étage pour
une tension totale de 2,8 MV, la quantité totale de l’énergie emmagasinée s’élevant
à 210 kJ. Pour un déclenchement précis, les différents étages de ce générateur
sont chacun équipés d’un éclateur fonctionnant sous pression. Pour l’exécution
d’essais d’ondes coupées, on emploie un éclateur de coupure Haefely. Nos unités
de production sont parfaitement à même d’exécuter des essais de tenue au choc de
foudre en onde pleine ou en onde coupée dans le front ou dans la queue de l’onde
ainsi que des essais de choc de manœuvre.
Essais par tension induite
Pour procéder à des essais par tension induite, on emploie un alternateur à
tension variable possédant les caractéristiques nominales suivantes : 1500/1000
kVA, triphasé/monophasé, 170/240 Hz. La régulation de la tension s’effectue par
l’intermédiaire d’un régulateur de tension automatique à semi-conducteurs et d’un
régulateur de vitesse à semi-conducteurs du moteur d’entraînement CC de 1.000
kW. Lors de l’ essai par tension induite, on mesure les décharges partielles en pC
ou en μV en fonction de la spécification. On dispose également de l’équipement
nécessaire pour localiser les décharges partielles internes par triangulation.
Mesure des pertes
L’alimentation électrique du système de mesure des pertes est assurée par un alternateur régulateur de 5/10 MVA, lequel alimente trois transformateurs monophasés
de 10 MVA à rapport de transformation variable et une batterie de condensateurs
de 110 MVAR. Les pertes sont mesurées par un système automatisé recourant à
l’utilisation de transformateurs d’intensité pour le courant et de condensateurs à
gaz pour la tension. Ce système est équipé d’un dispositif numérique d’affichage et
d’impression entièrement automatisé.
Environnement d’essais d’un transformateur 150 MVA 235/34.5 kV ODAF
>
d’alternateur, à cuve spéciale répondant aux normes des Chemins de fer allemands
- 20 -
Essais Essais par tension appliquée
Les transformateurs suivants ont été soumis avec succès à des essais
de court-circuit :
Une alimentation d’essai dont la tension de sortie est réglable en continu de 3 à
350 kV permet de procéder aux essais par tension appliquée. Pour mesurer le
niveau de tension, on utilise un voltmètre numérique RMS à indicateur de crête
apte à la mesure de tensions susceptibles d’atteindre 1.600 kV.
ESSAIS DE COURT-CIRCUIT DES TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE CG POWER SYSTEMS
Essais de court-circuit
L’excellente réputation de CG Power Systems sur le marché international des
transformateurs est largement confirmée par de nombreuses années d’essais de
court-circuit effectués dans les laboratoires d’essai indépendants de la KEMA aux
Pays-Bas et de l’IREQ au Canada.
MVA
HV/LV
Impedance
Labo
Année
25
69,8/15,7
11
Kema
1990
10
37,5/10,4
9,85
Kema
1992
30/36
115/13,8
11,47
Kema
1992
23
66/11,5
13,02
Kema
1994
90 *
150/2x27,5
13,46
Kema
1995
10 *
55/27,5
1,28
Kema
1995
120/120/40
220/63/10,5
13,24
Kema
1996
22,9
Kema
1998
185 *
400
√3
165
√3
34
58
34,5/11
8,2
Kema
1998
19
33/11,5
6,14
Kema
1998
100/120
220/31,5
12,0
Kema
2001
40
220/(63/31,5)
12,0
Kema
2001
11,2
22,86/13,2
5.165
HydroQuebec
2001
90/120
220/63/10,5
12,35
Kema
2004
81 *
400/27,5+27,5
14,95
Kema
2004
30/40
60/10,5/5,5
11,88
Kema
2005
30
132/16,05/10
11
Kema
2008
25
45/16,05/10
11
Kema
2008
100
225/64
12
Kema
2009
60 *
230/27,5
16,8
Kema
2009
* Monophasé
< Transformateur Brume 110 MVA; 400/76/36 kV d’ELIA, en plate-forme pour essais diélectriques
- 21 -
Expédition et installation
En fonction des conditions de transport, les transformateurs CG Power Systems
sont susceptibles d’être expédiés avec ou sans traversées, radiateurs, ventilateurs,
conservateur et huile.
L’expérience acquise par CG Power Systems dans le domaine de la livraison de
transformateurs de puissance (plus de 135 pays) garantit leur transport rapide et
fiable dans le monde entier.
Le client peut se charger de l’installation du transformateur concerné ou en confier
l’exécution à une équipe expérimentée de CG Power Systems.
Transport spécial d’un transformateur élévateur d’alternateur pour le conglomérat
>
allemand RWE – 332 MVA, refroidi à l’eau, 115/21 kV
- 22 -
Expédition d’une sous-station mobile complète
- 23 -