Informations techniques
Les 3 paramètres
La protection des transformateurs électriques implique la surveillance continue de trois paramètres essentiels:
Dégagement gazeux
La détection de gaz dans la cuve du transformateur regroupe deux problèmes distincts :- Le dégagement gazeux, qui a pour origine la pyrolyse du diélectrique généralement due à de petits amorçages causés par des ruptures d’isolants.
- La baisse importante de niveau du diélectrique généralement due à une fuite du transformateur (robinet de purge mal fermé, par exemple).
Le dégagement gazeux est un phénomène lent par rapport à la surpression.
Principes de surveillance
Le principe de détection est simple et évite tout risque de fuite. Un flotteur, monobloc équipé d’un aimant est situé dans une cuve de capacité connue de l’appareil ; sous cette cuve se trouve une ampoule magnétique ILS à contact inverseur. Comme elle est externe à la cuve (donc sans contact avec le diélectrique), le risque de fuites est nul.
En cas de dégagement gazeux ou de présence d’air dans le transformateur, les bulles de gaz ou d’air prennent la place du diélectrique contenu dans la cuve de l’appareil, faisant baisser le niveau. Lorsque le flotteur se situe entre 3 à 5 mm du fond de la cuve, l’aimant, par magnétisme, fait basculer le contact inverseur de l’ILS.
Il est à noter qu’il ne s’agit pas d’un contact maintenu. Si le niveau remonte dans la cuve (à la suite d’une purge, par exemple), le contact d’ILS va retrouver son état initial et ainsi supprimer le défaut.
Pression
En cas de court-circuit franc dans le transformateur, l’arc électrique formé provoque une onde de choc quasi instantanée. La surpression dans la cuve devient rapidement très importante. La cuve se déforme, parfois jusqu’à la rupture.
La surpression est le phénomène le plus important pour la sécurité.
Avec le DGPT2, la surpression est détectée par un pressostat relié par un tube capillaire au corps de l’appareil, qui est en relation avec l’intérieur de la cuve du transformateur. Ce pressostat est de type industriel, à soufflet, linéaire, à action directe et affichage de consigne réglable par l’utilisateur (de 0 à 500 mbars ou plus en option). Le temps de commutation est de 5 millisecondes.
Le point de consigne de surpression de cuve n’est jamais défini par Automation 2000 mais par le constructeur du transformateur. Une spécification technique du client donne cette valeur. Lors d’une mise à niveau d’un transformateur par l’ajout d’un DGPT2, celui-ci est fourni avec le réglage standard de 0,2 bars, sauf demande particulière.
Dans tous les cas, il est conseillé de se renseigner auprès du constructeur du transformateur afin de connaître la valeur exacte du point de consigne de surpression à afficher, qui dépend de l’élasticité de cuve.
Le contact de pression n’est pas maintenu, et le retour à une pression inférieure à la consigne annule le défaut.
Température
Une température élevée peut être due à un défaut interne provoquant un échauffement ou à un dépassement de la puissance nominale du transformateur (chaleur importante dissipée par effet Joule). La variation de la température du diélectrique est un phénomène lent.
Avec le DGPT2, la surveillance de la température du diélectrique est assurée par un thermomètre et deux thermostats indépendants (de type bulbe/capillaire, à dilatation de liquide, compensés en température). Les trois bulbes sont logés dans le même doigt de gant de la bride de fixation, qui est immergée en permanence dans le diélectrique.
Le réglage du thermostat T1 (bouton jaune), inférieur à T2 (bouton rouge), a le rôle d’un pré-seuil. Le réglage de T2, supérieur à T1, a le rôle de butée de température maximale admissible par le transformateur. Le thermomètre, quant à lui, indique localement la température du diélectrique. Il peut être équipé d’une aiguille suiveuse (thermomètre à maxima : option AM).
Les points de consigne de température ne sont jamais définis par Automation 2000 mais par le constructeur du transformateur. Une spécification technique émanant du client donne ces valeurs. Lors d’une mise à niveau d’un transformateur par l’ajout d’un DGPT2, celui-ci est fourni avec les réglages standards de 90°C pour T1 et 100°C pour T2.
Dans tous les cas, il est conseillé de se renseigner auprès du constructeur du transformateur afin de connaître la valeur exacte des points de consigne de température à afficher.
Remarques au sujet de la compensation de température
La température ambiante influe sur la mesure, cet écart pouvant aller jusqu’à ±10ºC. Les points de consigne affichés sur les thermostats risqueraient donc d’être erronés. Pour palier à ce défaut, thermomètre et thermostats sont dotés d’un bi-lame antagoniste qui évite cet écart.
Utilisation de l’appareil
Le DGPT2 dispose de contacts électriques secs et hors polarité dont l’affectation, gérée par le client, permet de protéger et surveiller le transformateur en fonction des normes et décrets en vigueur.
Ne connaissant pas l’environnement en amont et en aval du transformateur, il nous est impossible de définir une utilisation standard des trois fonctions du DGPT2 soit en alarme, soit en déclenchement.
Toutefois, nous pouvons donner des conseils raisonnables (n’engageant aucunement notre responsabilité) quant à la possible affectation des fonctions. L’utilisation de l’appareil reste évidemment sous l’entière responsabilité de l’utilisateur.
Le dégagement gazeux étant en général un phénomène lent, une alarme semble suffisante. Elle permet de vérifier le transformateur sur le site (si possible) et d’intervenir si nécessaire. En cas de dégagement gazeux très violent, la surpression de cuve sera détectée avant.
Cependant, les normes NF C 13-100, NF C 13-200 et NF C 17-300 le prévoient en déclenchement, en référence aux relais de type Buccholz qui ne possèdent pas de contact de surpression de cuve. De plus, ces normes ne font pas de distinction entre les divers types de transformateurs.
La surpression de cuve est un phénomène très important et rapide. Il est prudent de le prévoir en déclenchement.
Comme ce phénomène se produit généralement en cas d’avarie grave, il semble logique d’isoler au plus vite le transformateur afin de ne plus alimenter le défaut. Si l’organe de sectionnement du primaire ne permet pas de couper le transformateur en charge, il convient de délester le secondaire puis le primaire à l’aide d’un contact auxiliaire du secondaire.
Si l’un ou l’autre des circuits (ou les deux) n’est pas équipé de coupure commandée, l’utilisateur devra utiliser au mieux ses équipements, ou effectuer les modifications nécessaires à l’automatisme. Dans tous les cas, un fusible rapide à haut pouvoir de coupure est obligatoire (NF C 13-200, section 551).
En cas de coupure automatique du secondaire, et sur un réseau secouru, il est nécessaire de s’assurer que le transformateur ne puisse être réalimenté au secondaire, par un transformateur en parallèle.
Le premier seuil de température (T1) peut être utilisé en alarme afin de signaler à l’utilisateur qu’il n’est pas loin de la puissance nominale du transformateur (seuil de garantie). Le second seuil (T2) doit protéger le transformateur contre une utilisation maximum définie par le constructeur. Généralement, il sera utilisé en déclenchement côté consommation (rien n’interdit de lui faire aussi couper le primaire).