Qu'est-ce qu'un dispositif de protection pour transformateur ?

1) Qu'est-ce qu'un dispositif de protection pour transformateur ?

• Le dispositif de protection du transformateur est un système d'automatisation intégré, conçu pour surveiller en permanence l'état de fonctionnement du transformateur et, en cas de détection de défauts internes ou d'anomalies externes (tels que court-circuit, surcharge, surchauffe), pour envoyer rapidement et précisément des signaux d'alarme ou couper automatiquement l'alimentation électrique du transformateur, afin d'éviter d'endommager l'équipement, de sauvegarder la stabilité du réseau électrique et la sécurité du personnel. Le transformateur est l'équivalent du "centre nerveux" et du "gardien", il est indispensable pour assurer le fonctionnement fiable du système électrique et constitue un maillon clé.

2) Composants des dispositifs de protection des transformateurs

• élément de détectionÉquipement utilisé pour recueillir des données sur le fonctionnement des transformateurs.

  • Transformateur de courant (TC)Mesure de l'intensité du courant traversant les enroulements du transformateur.

  • Transformateurs de tension (PT)Mesure de la tension aux bornes du transformateur.

  • Relais gazDétecte le gaz et les flux d'huile anormaux dans le réservoir en cas de dysfonctionnement.

  • capteur de température: Surveillance de la température des enroulements et de l'huile des transformateurs.

  • Capteurs de pression/valves de décharge: : Contrôler la pression interne du réservoir.

• Actionneur central (relais de protection)Le "cerveau" du système, utilisé pour analyser les données détectées et prendre des décisions.

  • dispositif de protection par micro-ordinateur (MPPD)Le système d'alarme est une unité numérique qui intègre de multiples fonctions de protection et qui constitue le cœur d'un système de protection moderne.

• actionneurLe relais de protection est un dispositif qui reçoit des commandes d'un relais de protection et qui effectue des opérations physiques.

  • Disjoncteur: : Exécuter la commande finale de "déclenchement" pour couper le circuit.

• sous-système:

  • Alimentation en courant continuLes appareils de protection et les disjoncteurs sont alimentés en électricité de manière fiable.

  • Circuits de contrôle et de signalisationRéseau de câbles pour la transmission de données, d'alarmes et de commandes de déclenchement.

3) Caractéristiques des dispositifs de protection des transformateurs

• sélectivitéLe système de protection de l'environnement : Il ne réagit qu'aux défauts survenant dans la zone de protection et n'affecte pas d'autres équipements fonctionnant normalement.

• rapiditéLes défauts doivent être éliminés le plus rapidement possible afin de minimiser les dommages au matériel et les chocs au système.

• sensibilitéLe système de protection de l'environnement : Il réagit de manière fiable aux plus petits défauts à l'intérieur de la plage de protection.

• fiabilitéIl doit fonctionner de manière fiable lorsqu'on le lui demande et ne doit pas être mal orienté lorsqu'on ne le lui demande pas.

4. les principes de fonctionnement des dispositifs de protection du noyau

• protection différentielleDéterminer s'il y a un défaut de court-circuit interne en comparant avec précision l'amplitude et la phase des courants sur les côtés primaire et secondaire du transformateur. Lorsqu'un défaut interne se produit, les courants des deux côtés se déséquilibrent, générant un courant différentiel, et lorsque ce courant dépasse la valeur de consigne, la protection se déclenche immédiatement.

• protection contre le gazLes détecteurs de gaz : Ils exploitent le principe selon lequel les défauts internes des transformateurs entraînent la décomposition de l'huile isolante et la production de gaz. Une petite quantité de gaz s'accumulant lentement déclenchera une alarme de gaz léger, tandis qu'un défaut grave générant une grande quantité de gaz instantané et un impact sur le flux d'huile déclenchera une alarme de gaz lourd.

• Protection contre les surintensités/surchargesLe transformateur : il surveille le courant circulant dans le transformateur. Lorsque le courant dépasse la charge normale mais n'atteint pas le niveau de court-circuit et continue pendant un certain temps (surcharge), une alarme ou un déclenchement retardé est émis. Déclenchement instantané lorsque le courant augmente considérablement en raison d'un court-circuit externe.

• protection de la températureContrôle en temps réel des températures de l'enroulement et de l'huile supérieure grâce à des capteurs de température intégrés. Lorsque la température dépasse la valeur de réglage de l'alarme, le système de refroidissement est activé ou une alarme est émise ; si la température continue d'augmenter jusqu'à la valeur de réglage du déclenchement, l'alimentation électrique du transformateur est coupée, ce qui évite des dommages permanents à l'isolation dus à la surchauffe.

5. utilisation de dispositifs de protection des transformateurs

• application principale: : Utilisé pour protéger tous les types de transformateurs de puissance (à bain d'huile ou à sec) dans le réseau électrique contre les dommages dus à des défauts électriques ou mécaniques et pour minimiser l'impact des défauts sur l'ensemble du réseau électrique.

• scénario d'applicationLes transformateurs de puissance sont largement utilisés dans les centrales électriques, les sous-stations à tous les niveaux, les entreprises industrielles, les centres de données, les transports ferroviaires et tous les autres endroits où des transformateurs de puissance de grande et moyenne taille sont utilisés.

6. rôle des dispositifs de protection des transformateurs

• Isolation des défautsLe transformateur défectueux doit être isolé du réseau dans les plus brefs délais afin d'éviter que le défaut ne s'étende.

• Équipement de protectionLe transformateur est un élément essentiel de la chaîne de production : il permet d'éviter ou d'atténuer les dommages causés au transformateur lui-même, ce qui réduit les coûts de maintenance et les temps d'immobilisation.

• Maintenir la stabilité du systèmeObjectif : éviter qu'une panne de transformateur ne déclenche une réaction en chaîne susceptible d'entraîner des coupures d'électricité généralisées.

• Sécurité du personnelLe but est de prévenir les blessures du personnel du site dues à des accidents catastrophiques tels que les explosions et les incendies de transformateurs.

7. fonctions des dispositifs de protection des transformateurs

• Fonction de protection principaleProtection du transformateur : réponse rapide et sensible aux défauts graves à l'intérieur du transformateur (par exemple, protection différentielle, protection contre les gaz lourds).

• Fonction de protection de sauvegardeProtection contre les surintensités : Elle agit comme une deuxième ligne de défense lorsque la protection principale ou la protection des équipements adjacents est défaillante (par exemple, la protection contre les surintensités).

• Fonctions de surveillance et d'alarmeSignaux d'alerte précoce pour les conditions anormales non urgentes (par exemple, surcharge, légère surchauffe, gaz léger) afin d'inciter l'opérateur à procéder à des vérifications.

• Fonction d'enregistrement d'événementsLes systèmes d'enregistrement des défauts : ils enregistrent automatiquement le courant, la tension et d'autres données avant et après l'apparition d'un défaut (enregistrement des défauts) afin de fournir une base pour l'analyse des accidents.

8. les types de dispositifs de protection des transformateurs

• Par principe de protection:

  • Protection de la quantité électriqueProtection basée sur des changements de paramètres électriques tels que le courant et la tension (par exemple, protection différentielle, protection contre les surintensités, protection contre les surexcitations).

  • Protection des quantités non électriquesProtection basée sur des changements de paramètres non électriques tels que la température, la pression, le gaz, etc. (par exemple, protection contre le gaz, protection contre la température, protection contre la surpression).

• Par rôle:

  • protection primaireProtection primaire : Protection primaire qui réagit aux défauts dans la zone, telle que la protection différentielle.

  • protection de sauvegardeProtection contre les surintensités : Complémentaire à la protection principale en cas de défaillance, par exemple la protection contre les surintensités.

9) Niveaux de sécurité et normes pour les dispositifs de protection des transformateurs

• La conception, la fabrication et l'application des dispositifs de protection des transformateurs doivent respecter des normes internationales et nationales strictes afin de garantir leur performance et leur fiabilité.

  • norme internationale: comme IEC 60255 (Exigences générales pour les relais de mesure et les dispositifs de protection).

  • norme industrielle: comme IEEE C37.91(Guide d'application des relais de protection des transformateurs de puissance).

  • Ces normes contiennent des dispositions claires concernant la précision, le temps d'action, la résistance aux interférences électromagnétiques et l'adaptabilité à l'environnement des dispositifs de protection.

10. comment choisir le meilleur programme de protection des transformateurs

• Évaluation des paramètres du transformateurProtection des transformateurs : Il faut d'abord tenir compte de la capacité, de la classe de tension, du câblage et du type (à bain d'huile/sec) du transformateur. Plus la capacité et la tension du transformateur sont élevées, plus la protection doit être complète et fiable.

• Analyse de l'environnement opérationnel: : Évaluer l'importance des transformateurs dans le réseau. Pour les transformateurs situés dans les postes centraux ou les utilisateurs importants, il convient de prévoir une protection primaire redondante (double).

• Tenir compte de l'équilibre entre économie et fiabilitéLe choix de l'option de configuration de la protection la plus rentable tout en respectant les exigences de base pour un fonctionnement en toute sécurité.

• Ingénieur-conseilLes mesures de protection de l'environnement doivent être mises en œuvre par des ingénieurs professionnels afin de concevoir le programme de protection le plus adapté à la situation spécifique.

11. conclusion

• Un dispositif de protection de transformateur performant et correctement configuré est un investissement nécessaire dans le transformateur, un bien coûteux et essentiel. Non seulement il prolonge efficacement la durée de vie du transformateur, mais il est la pierre angulaire du fonctionnement sûr, fiable et efficace de l'ensemble du réseau électrique. Choisir le bon système de protection, c'est choisir d'être responsable de l'actif, du réseau et de la sécurité.