Moyenne tension (MT) transformateurs de puissance sont les bêtes de somme silencieuses des réseaux de distribution électrique. Fonctionnant dans la gamme des 10 kV à 35 kV, ils servent de liens critiques entre les systèmes de transmission à haute tension et les réseaux de distribution à basse tension. Bien qu'ils soient conçus pour des décennies de service, leur fiabilité dépend d'une surveillance proactive, de tests rigoureux et d'une gestion adéquate des actifs.
Les tests de routine ne sont pas simplement une exigence réglementaire - c'est un investissement dans la continuité opérationnelle, la longévité de l'équipement et l'efficacité du système. Un programme de diagnostic approfondi permet de découvrir les défauts cachés, de comparer les performances avec les données d'usine et de créer un dossier de santé numérique qui favorise la maintenance prédictive. Ce guide fournit un cadre étape par étape aux ingénieurs et techniciens d'Amérique du Nord, d'Europe et d'ailleurs, en proposant les meilleures pratiques pour transformateur moyenne tension les diagnostics, la méthodologie d'essai et l'enregistrement structuré des données.
1. Établir les bases : Configuration de l'essai du transformateur MT
Tout programme de diagnostic réussi commence par une préparation minutieuse. Une mauvaise installation ou une planification incomplète peut compromettre à la fois la sécurité et la précision des tests.
Types de transformateurs essentiels
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Monophasé (10-167 kVA): Souvent utilisé dans les réseaux de distribution ruraux.
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Triphasé (50-1000 kVA): Standard dans les systèmes de distribution industriels et urbains.
Instruments d'essai de précision
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Multimètre numérique (DMM) : Contrôles de tension, de continuité et de résistance.
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Ampèremètre à pince : Mesures de courant en temps réel sans interruption du circuit.
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Analyseur de puissance numérique : Tension, courant, puissance réelle (kW), puissance apparente (kVA), facteur de puissance et distorsion harmonique.
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Testeur de résistance d'isolation (Megger) : Généralement de 2,5 kV ou 5 kV pour les contrôles de l'intégrité de l'isolation.
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Mesure de la résistance de l'enroulement : Pour évaluer la résistance au courant continu de l'enroulement.
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Testeur de terre : Vérifie la conformité et la sécurité de la mise à la terre.
Outils de mesure de la charge et de la température
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Banque de charge résistive variable : Simule des conditions de charge contrôlées.
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Thermomètre infrarouge / caméra thermique : Détecte les points chauds dans les enroulements, les douilles et les terminaisons.
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Thermocouples : Permet une surveillance précise des températures du bobinage et de l'huile.
Équipement de sécurité (EPI)
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Vêtements résistants à l'arc, gants isolés, bottes diélectriques, écrans faciaux et tapis isolants. Les tests doivent toujours être effectués en présence d'au moins deux personnes qualifiées.
En savoir plus：Normes d'efficacité des transformateurs et analyse des pertes : Un guide complet (conforme aux normes IEC et DOE)
2. Essai à vide (en circuit ouvert) - Mesure des pertes dans le noyau
Le essai à vide évalue les pertes de fer (noyau) dues à l'hystérésis et aux courants de Foucault. Comme ces pertes sont constantes chaque fois que le transformateur moyenne tension est sous tension, des valeurs anormales peuvent indiquer des problèmes tels que la détérioration de la tôle ou des courts-circuits partiels dans les enroulements.
Procédure
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Les enroulements secondaires restent ouverts.
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La tension nominale est appliquée à l'enroulement HV.
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Enregistrez la tension, le courant et la puissance d'entrée à l'aide d'un analyseur de puissance numérique.
Exemple d'enregistrement de données
| ID du transformateur | Date du test | Tension nominale HV (V) | Tension nominale (V) | HV mesurée (V) | Courant (A) | Puissance à vide (W) | Remarques |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ET-500kVA-13,8kV | 2025/8/21 | 13,800 | 480 | 13,800 | 0.55 | 150 | Lecture stable, faible PF confirmant la magnétisation du noyau |
Analyse :
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Une augmentation soudaine des pertes à vide par rapport aux données d'essai de l'usine signale une dégradation du noyau ou des défauts d'isolation de l'enroulement.
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Le faible facteur de puissance confirme la dominance de la magnétisation.
3. Test de charge (court-circuit) - Évaluation des pertes de cuivre et de la régulation
Le test de charge simule des conditions réelles pour mesurer les pertes de cuivre (I²R) et la régulation de la tension.
Procédure
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Connecter le secondaire à un banc de charge résistif.
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Chargement progressif de la capacité 25% → 100%.
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À chaque incrément, enregistrez la tension, le courant et la puissance d'entrée/sortie.
Journal des données de l'échantillon
| Charge (%) | V_sec (V) | I_sec (A) | Puissance d'entrée (kW) | Puissance de sortie (kW) | Efficacité (%) | Régulation de la tension (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 25% | 479 | 240 | 126 | 125 | 99.2 | - |
| 50% | 477 | 480 | 252 | 250 | 99.2 | - |
| 75% | 475 | 720 | 378 | 375 | 99.2 | - |
| 100% | 473 | 960 | 504 | 500 | 99.2 | 1.46 |
Analyse :
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Valeurs de régulation élevées = impédance excessive.
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Faible rendement = possibilité de courts-circuits, de connexions lâches ou de mauvaise conception.
Lire la suite：Comment les transformateurs régulent la tension : Des sous-stations à votre infrastructure électrique
4. Tests de résistance d'isolation (IR) et d'indice de polarisation (PI)
La dégradation de l'isolation est la principale cause de défaillance des transformateurs de moyenne tension. Les tests IR et PI mesurent la résistance de l'isolation et sa capacité à se polariser dans le temps.
Procédure
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Mettre hors tension et mettre à la terre tous les enroulements.
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Appliquer une tension d'essai de 2,5 à 5 kV CC à l'aide d'un Megger.
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Enregistrer la résistance à 1 min et 10 min.
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Calculer PI = R10min / R1min.
Interprétation :
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PI > 2.0 : Excellent état.
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PI 1.0-2.0 : Possibilité de contamination par l'humidité.
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PI < 1.0 : Faiblesse sévère de l'isolation.
5. Test du rapport des tours du transformateur (TTR)
Confirme que le nombre de tours est conforme aux données de la plaque signalétique et qu'il n'y a pas de tours court-circuités ou ouverts.
Formule :
Ecart >0,5% par rapport à la plaque signalétique = défaut de bobinage ou connexion incorrecte.
6. Essai de résistance à l'enroulement
Le test de résistance au courant continu permet de détecter les brins cassés, les joints desserrés ou les problèmes de chauffage locaux.
Procédure
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Utilisez un ohmmètre à faible résistance.
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Mesurer chaque phase.
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Comparer avec les références de l'usine.
Avertissement : Écart important = conducteur endommagé ou mauvaise brasure.
7. Essai de montée en température - Santé thermique à long terme
Les transformateurs de moyenne tension tombent en panne prématurément lorsque les systèmes de refroidissement ne sont pas assez performants. Ce test valide la conformité avec ANSI/IEEE C57.12 et IEC 60076 normes.
Procédure
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Faire fonctionner le transformateur moyenne tension à pleine charge pendant ≥6 heures.
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Contrôler les températures de l'huile de coupe et de l'enroulement à l'aide de thermocouples et de l'imagerie infrarouge.
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Veiller à ce que l'élévation au-dessus de la température ambiante ne dépasse pas les limites fixées par la norme.
8. Analyse des gaz dissous (AGD) - Surveillance conditionnelle avancée
Bien qu'elle ne fasse pas toujours partie des tests de routine, la DGA est essentielle pour les transformateurs de moyenne tension dans les applications critiques. Il détecte les gaz produits par la décomposition de l'huile en raison d'un arc électrique, d'une surchauffe ou d'une rupture d'isolation.
Principaux gaz surveillés :
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Hydrogène (H₂) : Décharges partielles.
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Méthane (CH₄), éthane (C₂H₆), éthylène (C₂H₄) : Surchauffe.
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Acétylène (C₂H₂) : Arc électrique important.
L'analyse des tendances permet de donner l'alerte avant une défaillance catastrophique.
Plus d'informations :Que se passe-t-il lorsqu'un transformateur explose ?
9. Enregistrement des données et gestion des actifs numériques
Les essais modernes sont incomplets sans un enregistrement structuré des données. Les résultats des essais doivent être numérisés dans un logiciel de gestion des actifs ou exportés vers un système d'archivage. Google Sheets / Excel pour l'analyse des tendances.
Avantages de l'enregistrement des données :
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Crée un empreinte digitale de chaque transformateur.
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Active diagnostics basés sur les tendances au lieu d'évaluations isolées.
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Soutien stratégies de maintenance prédictive.
Conclusion - Du diagnostic à la gestion proactive des actifs
Les transformateurs de moyenne tension sont des actifs de grande valeur qui nécessitent un entretien proactif. En combinant des tests de routine, des diagnostics avancés et l'enregistrement de données structurées, les entreprises peuvent.. :
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Prévenir les pannes : Détecter les défaillances avant qu'elles ne se produisent.
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Optimiser l'efficacité : Maintenir une efficacité élevée pour réduire les pertes.
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Prolonger la durée de vie : Préserver la santé des transformateurs de moyenne tension grâce à la maintenance prédictive.
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Assurer la conformité : Conforme aux normes de sécurité ANSI/IEEE, IEC et locales.
Nos transformateurs d'énergie sont conçus en tenant compte de ces principes de diagnostic et sont soumis à des tests rigoureux d'acceptation en usine (FAT) et à une surveillance régulière de leur état afin de garantir des performances fiables dans divers environnements de réseau en Amérique du Nord, en Europe et au-delà.
