Quels sont les effets des surtensions de puissance sur les transformateurs de puissance de sous-station?

Les surtensions de puissance sont une augmentation soudaine de la tension électrique qui peut avoir des effets néfastes sur divers équipements électriques, y compris les transformateurs de puissance de sous-station. En tant que principal fournisseur de transformateurs de sous-station, nous comprenons l'importance de comprendre ces effets pour assurer la fiabilité et la longévité des transformateurs que nous fournissons. Dans ce blog, nous nous plongerons sur les impacts des surtensions de puissance sur les transformateurs de puissance de sous-station, explorant les causes, les conséquences et les mesures préventives.

Causes des surtensions de puissance

Les surtensions peuvent être causées par une variété de facteurs, à la fois internes et externes au système d'alimentation. Les facteurs externes comprennent les coups de foudre, qui sont l'une des causes les plus courantes de surtensions de puissance. Lorsqu'un éclair frappe une ligne électrique ou un objet à proximité, il peut injecter une grande quantité d'énergie électrique dans le système, entraînant une augmentation soudaine de la tension. La surtension élevée peut se déplacer à travers le réseau électrique et atteindre les transformateurs de puissance de sous-station.

Une autre cause externe est la rééducation des grandes charges électriques. Lorsqu'une grande charge, comme un moteur industriel ou une grande unité de conditionnement d'air, est soudainement éteinte puis de retour, elle peut provoquer un changement momentané dans le flux électrique, conduisant à une surtension.

Les facteurs internes du système électrique peuvent également contribuer aux surtensions de puissance. Les défauts du réseau électrique, tels que les circuits courts ou les défauts de terre, peuvent provoquer un changement rapide du courant électrique et de la tension. Lorsqu'un défaut se produit, les dispositifs de protection du système peuvent fonctionner pour isoler le défaut, mais cela peut également entraîner une augmentation de puissance car l'énergie électrique est redistribuée.

Effets sur les transformateurs de puissance de sous-station

Dommage à l'isolation

L'un des effets les plus significatifs des surtensions de puissance sur les transformateurs de puissance de sous-station est les dommages à l'isolation. Les transformateurs s'appuient sur des matériaux d'isolation de haute qualité pour empêcher le courant électrique de fuir et pour maintenir le bon fonctionnement du transformateur. Les surtensions peuvent soumettre l'isolation à une tension excessive, ce qui peut provoquer la rupture de l'isolation.

Lorsque l'isolation se décompose, elle peut entraîner des décharges partielles dans le transformateur. Ces décharges partielles peuvent éroder progressivement le matériau d'isolation au fil du temps, en réduisant son efficacité et en augmentant le risque d'une défaillance d'isolation complète. Une panne d'isolation complète peut entraîner un court-circuit dans le transformateur, ce qui peut causer des dommages importants et peut même entraîner un incendie ou une explosion.

Surchauffe

Les surtensions peuvent également provoquer une surchauffe des transformateurs de puissance de sous-station. L'augmentation soudaine de la tension peut entraîner une augmentation du courant électrique traversant les enroulements du transformateur. Selon la loi de Joule (p = i²r), où p est la puissance dissipée comme chaleur, i est le courant et r est la résistance, une augmentation du courant entraîne une augmentation de la chaleur générée dans le transformateur.

La surchauffe peut endommager les matériaux d'isolation et les conducteurs d'enroulement. Des températures élevées peuvent provoquer la dégradation de l'isolation plus rapidement, et cela peut également entraîner l'expansion et la contraction des conducteurs d'enroulement, ce qui peut provoquer un stress mécanique et potentiellement entraîner des dommages au conducteur. Une surchauffe prolongée peut réduire considérablement la durée de vie du transformateur et peut éventuellement entraîner une défaillance complète.

Contrainte mécanique

Le changement rapide du courant électrique et de la tension pendant une surtension peut également soumettre le transformateur en contrainte mécanique. Les forces magnétiques dans le transformateur sont proportionnelles au carré du courant. Lorsqu'une vague de puissance se produit, l'augmentation soudaine du courant peut provoquer une augmentation significative des forces magnétiques, ce qui peut exciter les composants internes du transformateur, tels que les enroulements et le noyau.

La contrainte mécanique peut faire bouger ou se déformer les enroulements, ce qui peut entraîner des circuits courts ou des circuits ouverts. Il peut également endommager les laminations de base, réduisant l'efficacité du transformateur et augmentant les pertes de base. Dans les cas graves, la contrainte mécanique peut faire vibrer excessivement le transformateur, ce qui peut endommager davantage les composants internes et l'enceinte externe du transformateur.

Impact sur les dispositifs de protection

Les surtensions peuvent également affecter le fonctionnement des dispositifs de protection associés aux transformateurs de puissance de sous-station. Les dispositifs de protection, tels que les disjoncteurs et les fusibles, sont conçus pour détecter des conditions électriques anormales et isoler le transformateur du système d'alimentation pour éviter les dommages. Cependant, les surtensions peuvent entraîner un dysfonctionnement de ces dispositifs de protection.

Une surtension peut provoquer un faux voyage d'un disjoncteur, qui peut perturber l'alimentation des consommateurs. D'un autre côté, si la surtension de puissance est trop grande, le dispositif de protection peut ne pas être en mesure d'interrompre le courant assez rapidement, permettant à la surtension d'endommager le transformateur. De plus, des surtensions de puissance répétées peuvent provoquer une usure sur les dispositifs de protection, ce qui réduit leur fiabilité au fil du temps.

Mesures préventives

Pour atténuer les effets des surtensions de puissance sur les transformateurs de puissance de sous-station, plusieurs mesures préventives peuvent être prises.

Surtension

Les parasites sont l'un des moyens les plus efficaces de protéger les transformateurs de puissance de la sous-station contre les surtensions de puissance. Les entretiens de surtension sont des dispositifs connectés aux bornes du transformateur et sont conçus pour détourner l'excès de tension causée par une poussée de puissance au sol. Lorsqu'une vague de puissance se produit, le parafarme de surtension mène le courant de tension haute au sol, protégeant le transformateur de la tension excessive.

Il existe différents types de parasites disponibles, y compris les entretiens de surtension en métal, qui sont largement utilisés dans les applications de sous-station en raison de leurs excellentes performances et de leur fiabilité. Les entrepreneurs de surtension en métal-oxyde ont une caractéristique de courant de tension non linéaire, ce qui leur permet de mener un courant uniquement lorsque la tension dépasse un certain seuil.

Grouillage approprié

Une mise à la terre appropriée est essentielle pour protéger les transformateurs de puissance des sous-stades contre les surtensions de puissance. Un bon système de mise à la terre fournit un chemin de résistance faible pour que le courant électrique s'écoule vers le sol en cas de surtension de puissance. Cela permet de réduire la contrainte de tension sur le transformateur et son équipement associé.

Le système de mise à la terre doit être conçu et installé conformément aux normes et directives pertinentes. Il doit inclure des électrodes de mise à la terre, telles que des tiges de terre ou des grilles de mise à la terre, qui sont connectées au cadre du transformateur et à d'autres composants électriques. Des inspections régulières et un entretien du système de mise à la terre sont également nécessaires pour assurer son efficacité.

Surveillance et maintenance

La surveillance et le maintien réguliers des transformateurs de puissance de sous-station sont cruciaux pour détecter et prévenir les effets des surtensions de puissance. Les systèmes de surveillance peuvent être installés pour mesurer divers paramètres du transformateur, tels que la tension, le courant, la température et la résistance à l'isolation. En surveillant en continu ces paramètres, toutes les conditions anormales causées par des surtensions ou d'autres facteurs peuvent être détectées tôt, permettant une maintenance et des réparations en temps opportun.

Les activités de maintenance devraient inclure des inspections visuelles, des tests d'isolation et une analyse de l'huile. Les inspections visuelles peuvent aider à détecter tout dommage physique ou signe de surchauffe sur le transformateur. Les tests d'isolation, tels que les tests de dégradation diélectrique et les tests de décharge partielle, peuvent fournir des informations sur l'état de l'isolation. L'analyse de l'huile peut détecter tous les contaminants ou produits de dégradation dans l'huile de transformateur, ce qui peut indiquer des problèmes potentiels.

Conclusion

En tant que fournisseur de transformateurs de puissance de sous-station, nous nous engageons à fournir à nos clients des produits de haute qualité fiables et durables. Comprendre les effets des surtensions de puissance sur les transformateurs de puissance de sous-station est essentiel pour assurer le bon fonctionnement et la protection de ces actifs critiques. En mettant en œuvre des mesures préventives telles que les arrestants de surtension, la mise à la terre appropriée et la surveillance et la maintenance régulières, les risques associés aux surtensions de puissance peuvent être considérablement réduits.

Si vous êtes sur le marché des transformateurs de puissance de sous-station ou si vous avez besoin de plus d'informations sur la protection de vos transformateurs contre les surtensions de puissance, n'hésitez pas à nous contacter. Nous avons une équipe d'experts qui peuvent vous fournir les bonnes solutions et conseils adaptés à vos besoins spécifiques. Visiter notreSous-station,Sous-station électrique, etTransformateur de sous-station d'unitéPages pour plus de détails sur nos offres de produits.

Références

• Blackburn, JL (2014). Relais protecteur: principes et applications. CRC Press.
• Gross, G. et Grainger, JJ (2007). Analyse du système de puissance. Wiley.
• IEEE STD C62.11-2012, standard IEEE pour les entretiens sur les surtensions en métal pour les circuits de puissance AC.
• Westinghouse Electric Corporation. (1964). Livre de référence de transmission et de distribution électrique. Westinghouse Electric Corporation.