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Cours Maintenance des machines électriques Master RFMI/S2-ISET Jendouba : 15/16

Cours Maintenance des machines électriques Master RFMI/S2-ISET Jendouba : 15/16 Mme Naghmouchi F.  page 1  SECTION I : MAINTENANCE DES TRANSFORMATEURS CHAPITRE II TECHNIQUES DE DIAGNOSTIC ET MAINTENANCE DES TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE I- INTRODUCTION Un transformateur électrique est un convertisseur dont la rentabilité dépend fortement de l’énergie électrique fournie. Par conséquent, pour gérer et prolonger la vie du transformateur et pour réduire ses défauts, quelques mesures sont adoptées : c’est le diagnostic de transformateur. Durant une défaillance ou un défaut, les intégrités mécanique, diélectrique et thermique du transformateur sont souvent affectées, et diminuent à des valeurs inférieures, par rapport à celles de leurs tenues normales. Les défauts latents peuvent évoluer dans le temps et provoquer une perforation d’isolement par de différentes causes telles que les courants de défaut (courant de court-circuit, courant d’enclenchement, ….) et les surtensions électriques (transitoire, manœuvre, ou de foudre). II- DIAGNOSTIC D’UN TRANSFORMATEUR DE PUISSANCE II-1- Définition « Le diagnostic est une tâche hautement cognitive […]. L’objectif vise par le diagnostic consiste à déterminer les causes d’un dysfonctionnement […] à partir d’observations et de symptômes constatés. Les techniques de diagnostic sont souvent liées au domaine traité et dépendent très fortement des caractéristiques du dispositif à diagnostiquer. » (PIECHOWIAK, 2003) II-2- Enjeux de diagnostic Afin d’assurer la disponibilité d’un réseau électrique dans de bonnes conditions, il est important de connaître l’état de ses composants critiques. Les principaux enjeux du diagnostic de défauts sont :  identifier et cibler les défauts, et les dégâts éventuels ;  identifier les causes de ces défauts, lorsque cela est possible ; Cours Maintenance des machines électriques Master RFMI/S2-ISET Jendouba : 15/16 Mme Naghmouchi F.  page 2   estimer les risques inhérents à ces défauts. La qualité et la rapidité de ces diagnostics permettront une optimisation de (s) :  La fiabilité du transformateur, par la connaissance de ses risques intrinsèques ;  Coûts matériels et d’indisponibilité, potentiels ou effectifs, du transformateur puis de son réseau associé ;  La politique de maintenance des transformateurs de l’exploitant par retour d’expériences. II-3- Caractéristiques Le diagnostic consiste en la détection d’un changement anormal dans le comportement ou dans l’état d’un système et dans la localisation de sa cause. Les systèmes de diagnostic peuvent être mis en œuvre :  En cours de l’exploitation : il faut garantir la sécurité et la continuité de service et d’enregistrer les évènements utiles pour la maintenance préventive ou curative ou le retour d’expérience.  En arrêt d’exploitation (hors ligne) : l’objectif est d’évaluer le degré de vieillissement de certains éléments, de décider d’une opération de maintenance préventive ou curative En fonctionnement normal, sans défauts, les grandeurs électriques du transformateur ne doivent pas évoluer dans le temps, et il en va de même pour les mesures électriques qui leurs sont associées. Dans le cadre du diagnostic, les mesures les plus intéressantes sont celles dont les résultats varient en fonction de l’état, ou des défauts, du transformateur. Elles donnent donc une image de ses composants internes et sont principalement présentées ci-après. Les mesures, en général, sont réalisées dans les contextes suivants :  Essais de réception d’un transformateur, neuf ou réparé, pour valider son fonctionnement. Plusieurs mesures sont alors réalisées, en particulier des essais Haute Tension.  Recherche de défauts, pour localiser le ou les problèmes internes. Souvent l’analyse d’huile est la première mesure réalisée, les essais suivants, souvent basse tension, étant ciblés par un expert.  Caractérisation d’état dans le cadre d’une maintenance. Les mesures sont ciblées par un expert, pour évaluer l’état d’un appareil sur certains points précis. L’analyse d’huile est généralement systématique, puis des essais en basse ou haute tension peuvent être réalisés selon la politique suivie, et les moyens techniques disponibles. Les mesures réalisées durant l’exploitation peuvent être comparées à celles faites lorsque les appareils étaient neufs, celles-ci sont alors utiles pour le diagnostic. Le Tableau II-1 regroupe les grandes lignes de l’utilité potentielle des grandes familles de mesures, avec leur difficulté relative de mise en œuvre (entre parenthèses sous le type de mesure), en fonction des familles de défauts classiques. Cours Maintenance des machines électriques Master RFMI/S2-ISET Jendouba : 15/16 Mme Naghmouchi F.  page 3  Tableau II-1: Utilité des grandes familles de mesures pour la détection de défauts Difficulté de mise en œuvre : 1 = simple : information factuelle connue, ou non, de l’exploitant ; 2 = technique : nécessite l’intervention d’un technicien spécialisé sur le transformateur ; 3 = complexe : nécessite de lourds moyens d’essais, coûteux et très techniques. II-4- Les Mesures de Diagnostic Les grandes familles de mesures sont, par difficulté croissante de mise en œuvre : II-4-1- Les mesures chimiques Principalement des analyses d’huile.  Contexte : elles sont facilement mises en œuvre, et effectuées régulièrement avec une périodicité typique d’une à quelques années, pour le suivi d’appareils ou confirmer un diagnostic de défaut ou d’état. II-4-2- les mesures électriques Basse Tension Ou Mesures BT, (Tension < 1 kV) qui caractérisent principalement les enroulements et leur environnement.  Contexte : elles ne présentent pas de problèmes majeurs de mises en œuvre, nécessitent un personnel compétent, et le transformateur doit être hors tension. Ces mesures sont effectuées lors de la fabrication, suite à des interventions lourdes ou lors de recherche de défauts. Elles sont rarement réalisées lors de maintenances préventives, car les caractéristiques qu’elles identifient n’évoluent normalement pas ; cela relèverait alors de la vérification, enfin cela évite de déconnecter le transformateur du réseau. II-4-3- Les mesures électriques Haute Tension Ou Mesures HT, (Tension > 1 kV) vérifient la qualité de l’isolement essayé.  Contexte : elles sont généralement effectuées en usine pour les essais de réception, ou plus rarement avec de lourds moyens techniques sur site lors de la recherche de défauts. Comme pour des essais de décharges partielles. Dans ce dernier cas, se pose généralement la question de la valeur ajoutée de tels essais, sachant que les essais basse tension et les analyses d’huile peuvent déjà identifier de nombreux défauts. Ces mesures nécessitent un personnel très spécialisé. Cours Maintenance des machines électriques Master RFMI/S2-ISET Jendouba : 15/16 Mme Naghmouchi F.  page 4  II-4-4- Les mesures autres Comme la mesure par thermographie infrarouge, la mesure de niveau de bruit ou l’examen visuel peuvent caractériser d’autres paramètres d’un transformateur.  Contexte : Ces mesures sont généralement réalisées en usine, ou lors de recherches de défauts spécifiques. Enfin d’autres mesures, rarement utiles dans le cadre de diagnostic de défaut, sont présentées en II-5-Interprétation des mesures entre la pratique et les normes Les mesures retenues dans cette étude (Tableau II-2) seront détaillées dans les paragraphes suivants. Les mesures avec les informations factuelles constituent les informations d’entrée du diagnostic qui nécessitent une interprétation permettant de déterminer, de classifier, cette information comme significative de l’état du transformateur. Pour réaliser cette interprétation, certains outils comme les normes sont disponibles permettent de déterminer si la mesure peut être considérée comme « normale » ou « bonne », c'est-à-dire représentative d’un transformateur en bon état, ou défaillant. Souvent la comparaison entre deux matériels identiques, entre plusieurs phases d’un même matériel ou l’évolution de la mesure au cours de la vie du matériel peuvent être des sources d’informations complémentaires permettant une Cours Maintenance des machines électriques Master RFMI/S2-ISET Jendouba : 15/16 Mme Naghmouchi F.  page 5  interprétation la plus juste possible. Toute la difficulté réside donc dans l’estimation de l’état des résultats des mesures. Or, il existe une très grande variabilité des appareils, et donc d’interprétation des différentes mesures, en particulier lorsqu’un défaut n’est pas franc. Chaque résultat de mesure est donc sujet à interprétation, et peut en suivre une éventuelle classification d’états. III- TECHNIQUES DE DIAGNOSTIC III-1- Analyse d’huile Le fonctionnement dans de bonnes conditions des transformateurs, dépend dans une large mesure de la qualité des huiles minérales isolantes utilisées. Les caractéristiques des huiles se dégradent par l’effet de la contamination, de l’humidité et du vieillissement. L’huile isolante est l’un des éléments le plus importants dans un transformateur qui nécessite une surveillance et un entretien car sa fonction est d’assurer l’isolation et le refroidissement de celui-ci. Les aspects les plus significatifs à vérifier sur l’huile, reposant sur un nombre important d’analyse telle que : - Les analyses physico-chimiques ; - Les analyses des furanes ; - L’analyse des gaz dissous. La norme (IEC 60422, 2005), notamment, propose des recommandations pour la maintenance et la surveillance des huiles minérales dans les matériels électriques, incluant les transformateurs. III-1-1- Analyse physico-chimiques Les analyses physico-chimiques ont pour but de déterminer la tenue diélectrique de l’huile et son état d’oxydation à travers les paramètres suivants : a- Aspect et couleur L’aspect est un test visuel de l’huile qui permet de détecter la présence des corps en suspension (poussières, eau) et d’évaluer la couleur et la viscosité. Un bon état visuel de l’huile, signifie un aspect limpide. La couleur est une propriété intrinsèque de l’huile neuve, elle a une relation avec les hydrocarbures qui constituent l’huile. Elle permet d’apprécier la qualité des huiles neuves uploads/Sante/ chapitre-ii-techniques-de-diagnostic-et-maintenance-transformateurs.pdf