Un test tan delta d'un transformateur est ce qui se rapproche le plus dans notre industrie d'un contrôle de santé de routine de l'isolation. Au lieu de se demander uniquement si l’isolation bloque toujours le courant, il mesure la quantité d’énergie que l’isolation gaspille sous forme de chaleur à chaque fois que l’enroulement est sous tension – et ce chiffre commence à évoluer bien avant une panne.

Pour toute personne responsable de transformateurs de puissance immergés dans l'huile, d'unités de type sec ou de traversées, savoir ce que mesure le test, comment le faire fonctionner correctement et quelles lectures méritent un deuxième examen s'avère rapidement rentable.

Ce que mesure réellement le test Transformer Tan Delta

Chaque système d'isolation se comporte comme un condensateur avec une petite fuite résistive. Dans un condensateur parfait, le courant entraînerait la tension d’exactement 90 degrés. L'isolation réelle perd une partie de ce fil et l'angle par lequel il tombe en deçà est delta (δ). La tangente de cet angle – tan δ – est le rapport entre le courant résistif et le courant capacitif.

Une même grandeur apparaît sous plusieurs noms : facteur de dissipation, tangente de perte ou encore facteur de puissance. Lorsqu'un testeur signale le facteur de puissance, il s'agit de tan δ multiplié par le cosinus de δ, et comme δ est petit, les deux nombres sont presque identiques en pratique.

Deux sorties comptent pour chaque mesure :

• Capacité — un changement laisse entendre que la géométrie ou la teneur en humidité a changé, et c'est souvent le premier signe d'avertissement.
• Delta beige — une valeur croissante signifie que les pertes augmentent, généralement dues à l'humidité, au vieillissement, à la contamination ou aux dommages causés par une décharge partielle.

Les deux sont présentés sous forme de pourcentages, donc une lecture de 0,5 pour cent signifie que tan δ = 0,005.

Pourquoi une seule lecture de résistance d'isolation ne suffit pas

La résistance d'isolement et l'indice de polarisation sont d'excellents tests de dépistage, mais ils sont grossiers. Un enroulement peut se situer dans la gamme des gigaohms tout en étant suffisamment humide pour vieillir rapidement. Tan delta réagit beaucoup plus tôt à l’humidité distribuée et à la lente dégradation du papier, de l’huile et de la résine, c’est pourquoi les plantes le traitent comme un outil de tendance plutôt que comme une porte de réussite ou d’échec. La règle de fonctionnement est simple : le nombre absolu compte moins que sa tendance, et la tendance compte moins que la façon dont elle se compare aux unités sœurs mesurées à la même température.

Comment le test Tan Delta du transformateur est exécuté sur le terrain

Modes de test que vous rencontrerez

La plupart des ensembles de tests automatiques proposent quatre configurations, et savoir laquelle vous utilisez explique la moitié de tout résultat surprenant :

• GST (essai d'échantillon mis à la terre) - la connexion standard pour un enroulement avec le réservoir mis à la terre.
• GST avec protection — détourne le courant de fuite de surface de la mesure.
• UST (test d'échantillon non mis à la terre) - mesure un enroulement tandis que l'autre flotte, utile pour isoler quel enroulement se détériore.
• GSTg - met l'échantillon à la terre via le circuit de garde, utile lorsqu'un enroulement n'est pas solidement mis à la terre.

Une séquence de tests pratiques

1. Isolez et verrouillez l'unité, déchargez-la et laissez-la mise à la terre jusqu'au début des tests. Enregistrez les températures ambiantes et des enroulements.
2. Bagues et bornes propres et sèches ; la contamination de surface crée des chemins de fuite qui ressemblent à des pertes diélectriques élevées.
3. Connectez le fil haute tension à l'enroulement testé et le fil basse tension selon le mode choisi, puis confirmez la mise à la terre du réservoir.
4. Appliquez la tension par étapes - généralement 0,5, 1,0 et 1,5 fois la tension de test nominale - en enregistrant le delta tan et la capacité à mesure que les lectures se stabilisent.
5. Comparez les étapes : une valeur qui augmente avec la tension indique des vides, une contamination ou une décharge partielle plutôt qu'une humidité uniforme.
6. Corrigez à une température de référence, comparez avec les enregistrements précédents et le rapport d'usine, puis répétez pour les enroulements restants.

La correction de la température n'est pas facultative

La perte diélectrique augmente fortement avec la température, doublant dans de nombreux systèmes tous les 10 °C. Une mesure prise à 45 °C ne peut pas être comparée à une mesure prise à 20 °C sans correction. Utilisez le tableau de la norme applicable ou du rapport du fabricant et notez toujours la température réelle sur la feuille d'enregistrement.

Le côté huile : Tan Delta du liquide isolant

L'huile de transformateur est évaluée séparément, généralement dans une cellule dédiée conformément à la norme CEI 60247 ou ASTM D924. L'huile fraîche et sèche présente généralement un facteur de dissipation bien inférieur à 0,005 à 90 °C. Une lente dérive vers le haut signale des produits d'oxydation, de l'humidité ou des contaminants dissous, souvent avant que la tension de claquage ne commence à chuter.

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La lecture du delta du bronzage de l’huile ainsi que de la tension de claquage et de la teneur en humidité donne une image beaucoup plus claire que n’importe lequel des trois seuls.

Lire les chiffres : plages indicatives

Les figures ci-dessous sont une référence pour l'interprétation plutôt qu'une norme d'acceptation. La base de référence de votre propre flotte et la tendance des tests précédents ont toujours la priorité.

Là où le test mérite sa place : les bagues et les enroulements haute tension

Sur un transformateur de 110 kV ou 220 kV, la traversée est généralement le maillon le plus faible et elle est facile à suivre car la capacité indiquée sur la plaque signalétique fournit une référence fixe. Une augmentation de capacité de plus de quelques pour cent, associée à un delta de bronzage qui a augmenté depuis la mise en service, signifie presque toujours une pénétration d'humidité ou une dégradation du papier à l'intérieur de la traversée.

Transformateur de puissance ultra haute tension 5 MVA 110 kV Jusqu'à 110 kV, ce transformateur de 5 MVA convient aux systèmes de transmission et de distribution où les tendances d'isolation des traversées et des enroulements sont étroitement surveillées. Voir le produit →

Les enroulements à ces niveaux de tension bénéficient davantage lorsque les lectures à plusieurs niveaux de tension sont comparées à la référence d'usine prise avant expédition - cette référence est le document le plus utile du dossier de test.

Transformateurs secs et moulés en résine : différentes règles

Les enroulements en résine moulée partent d'un niveau de perte beaucoup plus faible et évoluent beaucoup plus lentement que l'isolation en papier huilé, de sorte que les seuils changent. Des valeurs proches de 0,1 à 0,5 pour cent sont normales, et une augmentation de 20 pour cent par rapport à la lecture précédente mérite attention, car la résine n'absorbe pas l'humidité de manière uniforme - elle pénètre par les fissures, le délaminage ou les terminaisons mal scellées.

Transformateur de type sec triphasé moulé en résine, 1 000 kVA, 11 kV Avec des enroulements en résine au lieu d'huile, ce transformateur de type sec offre peu d'entretien et convient aux environnements intérieurs, urbains ou difficiles. Voir le produit →

Les connexions de protection et les mesures UST sont utiles ici, car les fuites de surface sur un enroulement poussiéreux de type sec peuvent doubler la perte apparente sans qu'il n'y ait aucun problème à l'intérieur de l'isolation elle-même.

Conseils pratiques qui garantissent des résultats fiables

• Testez à une température stable, idéalement supérieure à 10 °C, et laissez la lecture se stabiliser avant de l'enregistrer.
• Nettoyez d'abord les traversées, les isolateurs et les boîtes à bornes ; la contamination provoque la plupart des fausses alarmes.
• Utilisez un raccordement de protection chaque fois que des fuites en surface sont plausibles : jours humides, unités extérieures, longues lignes de fuite.
• Conservez le même mode de test, les mêmes étapes de tension et la même référence de température année après année afin que la tendance reste significative.
• Enregistrez la capacité à chaque fois ; un saut de capacité raconte une histoire différente d’une seule augmentation des pertes.

Des tests qui valent la peine d’être exécutés en parallèle

Tan delta vous dit combien, rarement pourquoi. L'associer à la résistance d'isolation et à l'indice de polarisation, aux mesures de capacité sur les enroulements et les traversées, à l'humidité et à l'acidité de l'huile et à l'analyse des gaz dissous comble cet écart. Notre Guide de test DGA couvre l’interprétation de ces résultats de gaz en détail.

Ce que nous surveillons sur le terrain d'essai

La construction de transformateurs pour les réseaux, les installations industrielles, les mines et les projets renouvelables donne à nos ingénieurs un intérêt particulier pour ce test. Les décisions d'isolation prises au stade du dessin (épaisseur du papier, dégagements d'huile, formulation de résine, cycles de séchage) apparaissent toutes plus tard sous forme de chiffres sur un enregistrement delta beige, et la conception qui commence bas et reste basse pendant vingt ans est celle qui vaut le matériau supplémentaire.

Les unités qui quittent nos usines à Hai'an sont testées de routine par rapport aux données de la plaque signalétique avant expédition, et cette référence voyage avec le transformateur afin que la première mesure sur le terrain ait quelque chose d'honnête à comparer. Si vous souhaitez en savoir plus sur comment nous construisons et testons les transformateurs , nos ingénieurs sont heureux de parler des détails.

Un test tan delta de transformateur ne vous dira pas tout sur un système d'isolation, mais il vous l'indiquera rapidement, à moindre coût et sans interruption prolongée. Exécutez-le de manière cohérente, conservez les enregistrements, corrigez la température et les chiffres vous avertiront de l'humidité et du vieillissement bien avant qu'ils ne deviennent un échec.