Les transformateurs de puissance sont des actifs essentiels dans les systèmes de production, de transmission et de distribution d''électricité. Leur fiabilité dépend non seulement de la qualité des unités individuelles, mais aussi de la solidité de la conception du transformateur sous-jacente.

Pour cette raison, les essais de transformateurs sont généralement divisés en différentes catégories selon leur but. Sous la série IEC 60076, les principaux concepts comprennentessais de routine, essais de type et essais spéciauxEn outre, les projets de transformateurs comprennent généralementEssais d''acceptation en usine (FAT)dans le cadre du processus d’acceptation contractuelle.

Comprendre la différence entre ces concepts est important pour les fabricants de transformateurs, les entrepreneurs EPC, les services publics et les acheteurs.

1. Qu''est-ce qu''un test de type de transformateur?

Aessai de typeest réalisée sur un transformateur représentatif pour vérifier des caractéristiques importantes d''une conception de transformateur particulière.

Contrairement à un essai de routine, qui est normalement effectué sur chaque transformateur fabriqué, un essai de type vise principalement à démontrer que la conception peut répondre à des exigences spécifiées dans des conditions de fonctionnement ou d''essai définies.

Les principales normes IEC pertinentes pour les essais de transformateurs de puissance comprennent:

• IEC 60076-1 — Transformateurs de puissance: Général

• IEC 60076-2 — Augmentation de la température pour les transformateurs immergés en liquide

• IEC 60076-3 — Niveaux d''isolation, essais diélectriques et dégagements extérieurs

• IEC 60076-5Capacité à résister au court-circuit

• IEC 60076-10 — Détermination des niveaux sonores

Le programme d''essai exact dépend du type de transformateur, de la tension nominale, du niveau d''isolation, du système de refroidissement, de la configuration de conception, des normes applicables et des exigences de l''acheteur.

Un rapport d''essai de type réussi prouve que la conception testée a démontré les performances requises.

Toutefois, un rapport d''essai de type ne devrait pas être interprété comme une exemption permanente des essais futurs pour chaque transformateur ayant la même valeur nominale. Son applicabilité dépend de la similitude du nouveau transformateur avec la conception qualifiée et des exigences des normes applicables, de l''acheteur et de l''autorité de certification.

2. Tests de routine, tests de type et FAT: Quelle est la différence?

Une idée fausse courante est que l''essai du transformateur se compose simplement de "Type Test" et "FAT". En pratique, ces termes décrivent différents aspects du processus d''essai.

Tests de routine

Les tests de routine sont normalement effectués surchaque transformateurpour vérifier que l''unité fabriquée est conforme aux exigences de conception et de production spécifiées.

Essais de type

Des essais de type sont effectués sur un transformateur représentatif pour vérifier les caractéristiques importantes duconception.

Test d''acceptation en usine (FAT)

La graisse est unprocessus d''acceptation d''usine contractuelleplutôt qu''une catégorie d''essai IEC distincte. Un FAT comprend normalement les tests et inspections de routine applicables et peut également inclure des tests supplémentaires demandés par l''acheteur.

Par conséquent, un FAT peut contenir des tests de routine et, lorsque spécifié par contrat, des tests de type ou spéciaux sélectionnés.

Comparaison des catégories d''essais de transformateurs

3. Principaux tests de vérification du type et de la conception du transformateur

Les essais de vérification du type ou de la conception applicables varient selon la conception et les spécifications du transformateur. Les tests suivants sont parmi les plus importants pour les transformateurs de puissance.

3.1 Essai de hausse de température

L''essai de hausse de température vérifie les performances thermiques du transformateur dans des conditions de fonctionnement spécifiées.

Pour un transformateur immergé en liquide, l''unité fonctionne dans les conditions d''essai spécifiées jusqu''à ce que l''état thermique requis soit atteint. On détermine ensuite l''augmentation de température du liquide supérieur et l''augmentation de température de l''enroulement.

Le but est de confirmer que le système de refroidissement et la conception de la pièce active peuvent maintenir les températures dans les limites applicables.

IEC 60076-2 spécifie les méthodes d''essai et les exigences de hausse de température pour les transformateurs immergés en liquide.

L''essai de hausse de température ne devrait pas être simplement décrit comme une simulation de fonctionnement à pleine charge à long terme. Son objectif principal est d''établir les caractéristiques thermiques du transformateur et de vérifier le respect des limites de hausse de température spécifiées.

3.2 Test d''impulsion de foudre

Le test d''impulsion de foudre vérifie la capacité d''isolation du transformateur contre les surtensions transitoires représentées par des impulsions de foudre normalisées.

Le niveau d''essai requis est déterminé par le niveau d''isolation spécifié du transformateur et les exigences applicables de IEC 60076-3.

Par example, un transformateur particulier de classe 11 kV peut avoir un niveau de résistance à l''impulsion éclair spécifié de 75 kV. Cependant,75 kV ne devrait pas être présenté comme une valeur universelle pour chaque transformateur 11 kVLe niveau d ' essai réel doit être déterminé à partir des exigences spécifiées en matière de coordination de l ' isolation et de projet.

L''essai vise à démontrer que le système d''isolation du transformateur peut résister à la tension d''impulsion spécifiée sans défaillance d''isolation inacceptable.

3.3 Essai d''impulsion de commutation

Les tests d''impulsion de commutation évaluent la capacité du transformateur à résister aux surtensions de commutation.

Il est particulièrement important pour les applications de transformateurs à haute tension et à très haute tension. Les niveaux de tension applicables et les exigences d''essai sont définis par IEC 60076-3.

Il n''est donc pas techniquement correct d''affirmer que tout transformateur de grande capacité doit subir un test d''impulsion de commutation. L''applicabilité dépend principalement de la classe de tension du transformateur, du niveau d''isolation spécifié et des exigences standard applicables.

3.4 Essai de résistance au court-circuit

L''essai de résistance au court-circuit est l''un des tests de vérification de la conception du transformateur les plus exigeants.

Lorsqu''un transformateur subit un court-circuit externe, des courants très élevés peuvent produire des forces électromagnétiques substantielles à l''intérieur des enroulements. Ces forces peuvent provoquer un mouvement d''enroulement ou une déformation si la conception mécanique est inadéquate.

IEC 60076-5 traite de la capacité du transformateur à résister aux effets thermiques et dynamiques des courts-circuits externes.

Lorsque l''essai de court-circuit est nécessaire, le transformateur est soumis à des conditions de court-circuit spécifiées selon la procédure d''essai applicable.

Après les tests, des examens électriques et mécaniques appropriés sont effectués. Selon les exigences applicables, elles peuvent inclure :

• mesure de la résistance à l''enroulement;

• mesure du rapport de tension;

• vérification de l''impédance de court-circuit;

• essais diélectriques;

• inspection interne;

• évaluation de la déformation ou du déplacement de l''enroulement.

La procédure d''essai ne devrait pas être simplifiée en se limitant à "appliquer une impulsion de court-circuit de 2 secondes". Les critères de courant, de séquence, de durée et d''acceptation requis dépendent de la norme applicable et du programme d''essai convenu.

3.5 Essai de niveau sonore du transformateur

Les performances acoustiques des transformateurs sont une considération importante dans les sous-stations, les centrales électriques, les installations urbaines et d''autres endroits sensibles au bruit.

IEC 60076-10 spécifie les méthodes de détermination des niveaux sonores du transformateur, y compris les mesures de la pression sonore et de l''intensité sonore et la détermination des niveaux de puissance sonore.

L''essai est effectué dans des conditions de fonctionnement spécifiées. Pour de nombreux transformateurs immergés en liquide, les mesures sonores sont associées à une excitation sans charge, avec un équipement de refroidissement fonctionnant comme spécifié.

Les conditions d''essai exactes devraient donc être indiquées conformément à la norme applicable et aux spécifications de l''acheteur plutôt que simplement décrites comme un "essai de bruit à charge nominale".

4. Essais diélectriques du transformateur

Les essais diélectriques sont un autre domaine où les catégories d''essais de transformateurs doivent être soigneusement distinguées.

IEC 60076-3 établit les exigences d''isolation et les tests diélectriques applicables pour les transformateurs de puissance. Selon la catégorie du transformateur et le niveau d''isolation spécifié, le programme d''essai peut inclure:

• test de résistance AC appliqué;

• test de résistance AC induit;

• essai de tension induite avec mesure de décharge partielle, le cas échéant;

• test d''impulsion de foudre;

• test d''impulsion de commutation, le cas échéant.

Ces tests ne relèvent pas tous automatiquement d''une seule catégorie appelée "Test de type".

Certains tests diélectriques sont des tests de routine, tandis que d''autres peuvent être des tests de type ou spéciaux en fonction de la conception du transformateur, de la classe de tension et des exigences applicables.

Pour cette raison, un article de transformateur international devrait éviter de décrire chaque essai de résistance ou d''impulsion comme un essai de type sans qualification.

5. Quels sont les tests de routine du transformateur?

Des tests de routine sont effectués sur des transformateurs individuels pour vérifier que l''unité fabriquée répond aux exigences spécifiées.

Les tests de routine typiques peuvent inclure:

• mesure de la résistance à l''enroulement;

• mesure du rapport de tension et du déplacement de phase;

• perte sans charge et mesure du courant sans charge;

• mesure de l''impédance de court-circuit et de la perte de charge;

• les essais de routine diélectriques applicables;

• d''autres mesures et contrôles spécifiés par IEC 60076 et les spécifications d''achat.

Le programme d''essai de routine exact dépend du type de transformateur et des normes applicables.

Les essais de routine sont particulièrement importants parce qu''un essai de type réussi démontre la capacité d''une conception, tandis que les essais de routine vérifient la qualité et la conformité de la conception.Transformateur réel livré.

6. Qu''est-ce qu''un test d''acceptation d''usine?

ATest d''acceptation en usine (FAT)est normalement effectué à l''usine du fabricant avant l''expédition.

L''objectif est de démontrer à l''acheteur que le transformateur fabriqué pour un projet spécifique est conforme aux spécifications techniques convenues, aux normes applicables et aux exigences contractuelles.

Un FAT comprend généralement:

• examen des dossiers de fabrication et d''inspection;

• inspection visuelle et dimensionnelle;

• tests électriques de routine;

• vérification de la plaque et des accessoires;

• examen des certificats d''étalonnage;

• inspections ou tests spécifiques à l''acheteur;

• examen de la documentation.

Selon le contrat d''achat, l''acheteur ou un organisme d''inspection indépendant peut assister à des tests sélectionnés.

Par conséquent :

Le test de routine décrit ce qui est testé et pourquoi, tandis que le FAT décrit le processus d''acceptation en usine convenu entre le fabricant et l''acheteur.

Cette distinction est particulièrement importante dans les projets internationaux de transformateurs.

7. Exemple: 2,000 kVA, 11 kV / 0.4 kV Transformateur immergé en huile

Considérez un transformateur avec les paramètres de base suivants:

• Puissance nominale:2,000 kVA

• Voltage HV:11 kV

• Voltage LV:0.4 kV

• Groupe vectoriel :Dyn11

• Refroidissement :ONAN

• Isolation: Système d''isolation huile-papier

Pour un tel transformateur, le programme d''essai applicable serait établi conformément aux normes IEC pertinentes et aux spécifications de l''acheteur.

Test de hausse de température

Le transformateur fonctionne dans des conditions d''essai thermique spécifiées jusqu''à ce que l''état thermique requis soit atteint.

Les hausses de température du liquide supérieur et de l''enroulement sont déterminées et comparées aux limites applicables spécifiées par IEC 60076-2.

Test d''impulsion de foudre

L''enroulement haute tension peut être soumis au niveau d''essai d''impulsion éclair spécifié en fonction de son niveau d''isolation.

Une valeur telle que 75 kV peut s''appliquer à une conception particulière du transformateur 11 kV, mais le niveau d''essai réel doit être confirmé à partir des exigences d''isolation spécifiées du transformateur.

Vérification de la résistance au court-circuit

Lorsque l''essai de court-circuit est nécessaire, le transformateur est soumis aux conditions d''essai spécifiées conformément à IEC 60076-5.

Après l''essai, des mesures électriques et des examens mécaniques appropriés sont effectués pour vérifier que le transformateur n''a pas subi de déformation ou de détérioration inacceptable.

Mesure du niveau sonore

Le niveau sonore du transformateur est mesuré dans les conditions de fonctionnement spécifiées par la norme applicable et l''acheteur.

La performance acoustique mesurée est comparée aux exigences contractuelles en matière de niveau sonore.

Essais diélectriques

Les essais de résistance AC appliqués et induits, les mesures à décharge partielle et les essais d''impulsion sont effectués selon le cas pour le système d''isolation du transformateur et la catégorie d''essai spécifiée.

Mesures avant et après l''essai

Pour les grands essais de vérification de la conception, des mesures appropriées peuvent être effectuées avant et après l''essai.

Ceux-ci peuvent inclure:

• rapport de tension;

• résistance à l''enroulement;

• impédance de court-circuit;

• autres mesures de diagnostic.

L''objectif est d''identifier tout changement significatif résultant de l''essai de vérification de la conception.

8. Passer un test de type qualifie-t-il tous les futurs transformateurs?

Pas automatiquement.

Un rapport d''essai de type réussi démontre que la conception testée a satisfait aux exigences applicables. Le fabricant peut utiliser le rapport pour démontrer la conformité des transformateursportée de conception qualifiéesous réserve des limitations du rapport et des exigences des normes applicables et de l''acheteur.

Lorsque des modifications importantes de conception sont apportées, le fabricant devrait évaluer si les preuves d''essai de type existantes restent applicables.

Les changements potentiellement importants peuvent inclure:

• un dispositif d''enroulement ou une conception de conducteur;

• système d''isolation;

• conception de base;

• dispositif de refroidissement;

• structure mécanique du réservoir ou de la partie active;

• niveau nominal de tension ou d''isolation;

• conception mécanique de court-circuit;

• changements importants dans les matériaux ou la technologie de fabrication.

Cependant,pas tous les changements d''ingénierie nécessitent automatiquement un test de type complètement nouveau.

La décision devrait être fondée sur l''évaluation technique, les exigences de la CEI applicables, l''ampleur du changement de conception et les exigences de l''acheteur ou de l''autorité de certification.

9. Pourquoi les tests de type et les tests de routine sont tous les deux nécessaires

Les essais de type et les essais de routine servent à des fins différentes mais complémentaires.

Un test de type répond à la question:

Cette conception du transformateur peut-elle répondre aux performances requises et résister aux contraintes spécifiées?

Un test de routine répond à une autre question :

Est-ce que ce transformateur particulier a été fabriqué correctement et est-il conforme à la conception spécifiée?

FAT ajoute un troisième niveau :

Le transformateur fourni pour ce projet répond-il aux exigences contractuelles d''acceptation?

Un système fiable d’assurance qualité des transformateurs nécessite donc que les trois niveaux fonctionnent ensemble.

10. Conclusion

Le test du transformateur ne devrait pas être considéré simplement comme un choix entre "Test de type" et "FAT".

Dans le cadre IEC 60076, les tests de transformateurs comprennent différentes catégories servant à différents fins:

Tests de routinevérifier le transformateur fabriqué.

Essais de vérification du type et de la conceptiondémontrer des caractéristiques importantes de la conception d''un transformateur.

Tests spéciauxsont effectués lorsque requis par la norme applicable ou l''acheteur.

Essais d''acceptation en usine (FAT)fournir un cadre contractuel permettant de vérifier que le transformateur fourni pour un projet spécifique répond aux exigences techniques convenues.

Pour les fabricants et les acheteurs de transformateurs, comprendre ces distinctions aide à éviter les malentendus concernant la portée des essais, les rapports d''essais de type et les procédures d''acceptation en usine.

En fin de compte, un transformateur de haute qualité n''est pas démontré par un seul rapport d''essai. Sa fiabilité est soutenue par une combinaison deconception qualifiée, fabrication contrôlée, essais de routine, vérification de conception appropriée et acceptation en usine spécifique au projet.