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Le fonctionnement sûr des transformateurs nécessite non seulement que les performances du transformateur répondent aux normes nationales et aux exigences techniques des utilisateurs, mais également que la résistance électrique de l'isolation du transformateur réponde aux exigences standard. La rigidité électrique d'un transformateur est une condition nécessaire pour évaluer son fonctionnement sûr et fiable dans des conditions de tension de fonctionnement normales et anormales, et le test de tension de tenue à fréquence industrielle est l'un des tests. Le test de tension de tenue à fréquence industrielle de courte durée- consiste à appliquer une fois la tension de tenue nominale correspondante (valeur efficace) à l'isolation. Lors de l'essai de tension de tenue à fréquence industrielle, l'enroulement testé et ses fils du transformateur, ainsi que les composants qui y sont connectés (tels que les interrupteurs), sont tous soumis à la même tension d'essai, tandis que l'enroulement non testé est court-circuité à la terre. Pour les transformateurs entièrement isolés (c'est-à-dire avec le même niveau d'isolation au début et à la fin de l'enroulement), le niveau d'isolation à fréquence industrielle et la valeur de tension de tenue à fréquence industrielle au début et à la fin de l'enroulement sont cohérents. Pour les transformateurs à isolation graduelle (c'est-à-dire avec différents niveaux d'isolation au début et à la fin de l'enroulement), la valeur d'essai de la tension de tenue à fréquence industrielle est cohérente avec le niveau d'isolation à fréquence industrielle à la fin de l'enroulement.
Le but de l’essai de tension de tenue à fréquence industrielle est d’évaluer la résistance principale de l’isolation entre l’enroulement et la terre et entre les enroulements. Cet objectif peut être pleinement atteint pour les transformateurs entièrement isolés, mais pour les transformateurs à isolation graduelle, seule la résistance de l'isolation de l'enroulement jusqu'à l'extrémité de la culasse en fer et la résistance de l'isolation de la partie de l'enroulement menant à la terre peuvent être évaluées. Quant à la force d’isolation du bobinage à la terre et entre les bobinages, elle ne peut pas atteindre l’objectif d’évaluation.
1. Équipement expérimental
Le test de tension de tenue à fréquence industrielle comprend principalement l'alimentation électrique de test, le transformateur de test, l'équipement de mesure et de protection. L'alimentation doit être réglable lors du test de tension de tenue à fréquence industrielle, ce qui peut être réalisé par des régulateurs de tension à couplage automatique, des régulateurs de tension à bobine décalée, des groupes électrogènes synchrones, etc. La capacité d'une alimentation réglable doit généralement correspondre à la capacité du transformateur d'essai, exigeant que son courant de sortie soit égal au courant nominal du côté basse tension du transformateur d'essai et que sa tension de sortie soit égale ou supérieure à la tension nominale du côté basse tension du transformateur d'essai.
Le groupe électrogène synchrone est une source d’énergie réglable idéale. Ses avantages sont une fréquence stable et une bonne forme d'onde. Ses inconvénients sont son coût élevé, son encombrement important et son bruit élevé pendant le fonctionnement. Lors du test de tension de tenue à fréquence industrielle, en raison de la nature capacitive de la charge, si la compensation n'est pas bonne lors de son utilisation comme alimentation, une auto-excitation se produit souvent.
Un autotransformateur est une alimentation variable qui utilise un contact glissant pour se déplacer le long de l'enroulement. Sa régulation de tension n'est pas uniforme et est graduelle, mais chaque étage est finement divisé. En raison de son prix bas, de sa portabilité facile, de sa faible résistance aux fuites, de sa bonne forme d’onde et de sa large utilisation. Mais en raison de ses contacts glissants, sa capacité est limitée, ce qui le rend adapté à la régulation de tension dans les transformateurs de test de petite capacité.
Le principe de régulation de tension d'un régulateur de bobine consiste à connecter deux enroulements avec des tours égaux mais des sens d'enroulement opposés en série, et à utiliser un enroulement de court-circuit-pour couvrir les deux enroulements en série. L'enroulement de court-circuit- peut monter et descendre, régulant ainsi la tension. En raison de l'absence de contacts glissants dans le régulateur à bobine décalée, sa capacité peut être très grande et peut être utilisée pour tester des transformateurs de plus grande capacité. Cependant, en raison de la saturation possible du circuit magnétique dans le noyau de fer du régulateur à bobine de décalage, la forme d'onde de sortie de tension peut être mauvaise. Par conséquent, des mesures doivent être prises en fonction de la situation réelle lors de la sélection.
Le transformateur de test est un équipement clé pour générer une tension de test. Étant donné que le transformateur testé se comporte comme un condensateur pur lors de l'essai de tension de tenue à fréquence industrielle, la taille de la capacité de l'échantillon d'essai est étroitement liée à la sélection de la capacité du transformateur d'essai. Au cours de l'expérience, il est généralement requis que la tension nominale du côté haute tension du transformateur de test soit légèrement supérieure à la tension de test de l'échantillon de test et que son courant nominal ne soit pas inférieur au courant de capacité maximal de l'échantillon de test. Les appareils de mesure et de protection sont des équipements essentiels pour effectuer des tests de tension de tenue à fréquence industrielle. Les appareils de mesure courants comprennent l'écartement des billes, le voltmètre électrostatique, l'enroulement de mesure du transformateur de test, le transformateur haute tension et le diviseur de tension capacitif à fréquence industrielle. La méthode de mesure couramment utilisée actuellement consiste à utiliser un diviseur de tension capacitif à fréquence industrielle connecté à un voltmètre de crête. Pour éviter que les surintensités et les surtensions provoquées par la panne de l'échantillon d'essai ne causent des dommages injustifiés à l'équipement d'essai et à l'échantillon d'essai, certaines méthodes doivent généralement être prises pour les protéger pendant l'essai de tension de tenue à fréquence industrielle. Les méthodes de protection courantes comprennent l'insertion d'une résistance avec une certaine valeur de résistance en série entre le transformateur de test et l'échantillon de test, la connexion de l'espace à billes de protection en parallèle avec l'échantillon de test et l'installation de dispositifs de protection contre les surtensions et les surintensités du côté basse tension du transformateur de test.
2. Problèmes à noter lors de l'essai de tenue en tension
Premièrement, si un groupe électrogène est utilisé comme source d’alimentation pour les tests de tenue en tension, une attention particulière doit être accordée au phénomène d’auto-excitation du générateur. Avant le test, le courant de capacité du système doit être calculé en fonction de la capacité du transformateur testé et une valeur de réactance de compensation appropriée doit être sélectionnée. Deuxièmement, sélectionnez l'instrument de mesure approprié qui répond aux exigences de précision en fonction de la valeur de tension de tenue de l'échantillon d'essai. Lors de la sélection d'un diviseur de tension, il convient de prêter attention aux exigences de placement du diviseur de tension, en particulier la sélection d'instruments côté basse -tension. Le Peak Meter utilisé pour l’étalonnage ne doit pas être remplacé par d’autres modèles d’instruments. Sinon, cela affectera le rapport du diviseur de tension et provoquera des erreurs de mesure importantes.
La résistance de protection est utilisée pour limiter le courant de court-circuit-lorsque le transformateur testé tombe en panne. Si la résistance de protection n'est pas connectée en série, cela équivaut à un court-circuit direct du transformateur de test à une tension de sortie plus élevée lorsque le transformateur testé tombe en panne, ce qui générera un courant de court-circuit important - et endommagera le transformateur de test. Des oscillations dangereuses se produiront dans l'enroulement haute -tension, entraînant une surtension à la fois sur l'échantillon de test et sur le transformateur de test. Par conséquent, il est très nécessaire de limiter le courant de court-circuit à la valeur admissible, donc une résistance de protection doit être connectée, et sa valeur de résistance est généralement considérée comme la limite de courant de court-courant dans le niveau admissible.