ANALYSE, SIMULATION ET ESSAIS DE L'ISOLATION DE TRANSFORMATEURS DEFAILLANCES LIEES AUX SURTENSIONS TRANSITOIRES DE MANOEUVRE

摘要

C'est un fait bien connu qu'un transformateur, entant que composant d'un réseau de transport et dedistribution d'énergie, sera soumis à des surtensionstransitoires lors du fonctionnement des disjoncteurset autres appareils connecteurs-déconnecteurs. Unessai aux chocs de manoeuvre est donc exigé et faitpartie des spécifications des transformateurs. Cetessai ne couvre cependant pas la gamme desdifférents chocs de tension auxquels letransformateur peut être soumis lors de sa durée devie, tels que les réamor?ages et les préamor?agesavec montée en flèche de la tension lors de laconnexion et de la déconnexion de moteurs, debatteries de condensateurs ou de transformateursprincipaux. Aucun de ces essais ne couvre le casdes résonances internes engendrées dans lesenroulements du transformateur par ces surtensions.Ces résonances peuvent engendrer uneamplification de la distribution interne des tensionsallant bien au-delà des critères de conception quiconsidèrent typiquement l'essai aux chocs de foudrecomme étant le plus sévère. Enfin, l'effet cumulatifde ces surtensions transitoires sur le vieillissementde l'isolation des transformateurs n'est pas encoreclair.Alors que les avancées obtenues dans l'interruptiondes courants à l'aide des disjoncteurs à vide et à SF6ont abouti à réaliser des appareils bien plus petits,plus rapides et économiques, l'effet qu'ellespourraient avoir sur d'autres éléments tels que lestransformateurs n'a été pris en considération queplus tard.L'adjudicataire d'un contrat ne regarde ainsi souventque les spécifications générales et les exigencesnormalisées lorsqu'il sélectionne les équipementsd'un poste. Il n'est habituellement pas conscient desproblèmes de compatibilité qui peuvent survenirentre transformateurs et appareils connecteursdéconnecteursdans certaines conditions. Si unedéfaillance survient alors, la relation directe avecles surtensions transitoires rapides sera très difficileà prouver parce que ces dernières ne sont nimesurées, ni enregistrées.Ce rapport se propose de contribuer à une meilleurecompréhension de ce phénomène. Il présente uncertain nombre d'investigations expérimentales etune analyse numérique.Un modèle EMTP d'un transformateur dedistribution est développé afin d'étudier l'effet de lafréquence des chocs sur le transformateur dedistribution.Un modèle numérique d'un disjoncteur à vide[VCB, Vacuum Circuit Breaker] est également misen oeuvre. Les résultats numériques sont comparésavec des mesures effectuées en laboratoires durantla déconnexion d'un transformateur de distribution.Enfin, un circuit étendu avec transformateur deTesla est proposé en tant que manière valable detester le comportement de matériaux d'isolationsous des chocs de tension à haute fréquencesuperposés au courant alternatif opératoire.