Bonjour à tous, merci d'être passé nous voir pour discuter de l'une des questions les plus courantes que nous recevons ici au laboratoire de transformateurs de test AC DC de type sec : quelle est la limite réelle d'augmentation de température pour ces unités ? Si vous avez déjà travaillé avec des équipements de test haute tension, vous savez que les pics de température ne sont pas seulement un inconvénient mineur ; ils peuvent nuire aux performances, raccourcir la durée de vie des composants et même causer des problèmes de sécurité à long terme. En tant que personne qui vend et prend en charge ces transformateurs depuis des années, j'ai pu constater à quel point cette limite peut être déroutante pour les personnes habituées aux alternatives de type pétrolier. Décomposons cela sans tout le jargon, promis.
Tout d’abord, clarifions ce qu’est un transformateur de test de type sec, puisque c’est la base ici. Contrairement aux unités remplies d'huile (vous avez probablement vu des liens pour des choses comme le testeur hipot AC DC pour transformateur à huile, qui sont parfaits pour des applications spécifiques mais pas de type sec), celles-ci utilisent de l'air ou une isolation solide au lieu de l'huile minérale pour le refroidissement et la rigidité diélectrique. Cela signifie que leurs limites de température sont directement liées aux matériaux isolants avec lesquels ils sont construits : pas d'huile pour agir comme tampon contre la chaleur.
La plupart des transformateurs de type sec pour les tests AC DC utilisent une isolation de classe F ou de classe H, n'est-ce pas ? Attendez, petit récapitulatif des cours d'isolation car c'est décisif : la classe A est à l'ancienne (papier, coton), augmentation de température maximale de 60°C au-dessus de la température ambiante ; La classe F concerne les matériaux synthétiques comme la résine époxy, le mica, élévation maximale de 105°C ; La classe H est encore plus élevée : caoutchouc de silicone ou époxy avancé, élévation maximale de 125°C. Soit dit en passant, la température ambiante est généralement la température standard de 40 °C que nous utilisons pour les tests d'équipements électriques, donc l'ajout de l'augmentation vous donne la température totale de fonctionnement. Mais c'est ici que cela devient délicat pour les transformateurs de test en particulier : ces unités ne fonctionnent pas en régime permanent comme un transformateur de puissance. Nous parlons de tests courts et à haute tension, de quelques minutes à quelques heures, et non 24h/24 et 7j/7. Alors est-ce que ça change la limite ?
D’après nos tests en laboratoire et les normes de l’industrie (j’y reviendrai plus tard), la réponse est un « oui », mais pas autant qu’on pourrait le penser. Les transformateurs de puissance peuvent gérer des températures supplémentaires pendant de courtes périodes car ils sont conçus pour une utilisation continue, mais les transformateurs de test sont poussés fortement dans des fenêtres courtes, de sorte que la classe thermique d'isolation régit toujours la limite de sécurité. Par exemple, un transformateur d'essai de type sec de classe F : si la température ambiante est de 40°C, la température totale maximale est de 155°C, donc l'augmentation ne peut pas dépasser 115°C ? Attendez, non, attendez, non, je confonds température totale et augmentation. Permettez-moi de corriger cela : les normes CEI 60076-12 (pour les transformateurs de puissance de type sec) et CEI 60450 (pour les transformateurs de test) précisent que la mesure de l'échauffement se fait via une résistance (pour les enroulements) ou un capteur (pour le noyau). Pour l'isolation de classe F, la limite d'échauffement des enroulements pour les transformateurs d'essai est de 80 °C au-dessus de 40 °C ambiants. Cela donne un total de 120 °C, ce qui est bien en dessous du total maximum de 155 °C de la classe F – il y a donc un tampon de sécurité intégré. La classe H est une augmentation de 105 °C au-dessus de 40 °C, un total de 145 °C, ce qui est toujours en dessous des 180 °C de la classe H max.
Maintenant, pourquoi est-ce important pour quelqu’un sur le marché ? Si vous achetez un transformateur de test de type sec, lésiner sur la classe d'isolation pour économiser de l'argent entraînera une surchauffe pendant les tests. Il y a quelques années, j'ai eu un client qui a opté pour une isolation de classe B de qualité inférieure (qui représente une élévation totale de 80 °C, et non 80 °C au-dessus de la température ambiante) sur une unité de test pour ses tests hipot 100 kV AC. Après 15 minutes de tests continus, l'enroulement a atteint 170 °C, soit bien au-dessus du total de la classe F, sans parler de leur classe B bon marché. L'isolation s'est fissurée, ils ont dû remplacer l'ensemble du transformateur et ont raté la date limite de leur projet. C'est le genre de casse-tête que nous voulons vous aider à éviter.
Autre point : les transformateurs de type sec n'ont pas ce refroidissement naturel dû à la convection de l'huile, nous comptons donc sur l'air pulsé ou même la convection naturelle. Si votre configuration de test se trouve dans un petit espace clos sans circulation d'air, l'augmentation de la température sera supérieure à la limite nominale. Nous conseillons toujours aux clients de vérifier leur environnement de test : la ventilation est essentielle. Comparez cela avec les unités de type huile, où même un espace légèrement étouffant peut convenir car l'huile dissipe mieux la chaleur, comme les options de transformateur de test CA à cylindre isolant immergé dans l'huile avec lesquelles nous travaillons. Mais le type sec est différent, donc l’environnement joue ici un rôle plus important.
Attendez, parlons de la durée du test, car elle est spécifique aux transformateurs de test AC DC, pas à ceux de puissance normale. Lorsque vous effectuez un test hipot, cela dure généralement 1 minute pour un équipement basse tension, 5 minutes pour une haute tension, peut-être plus longtemps pour quelque chose comme des câbles ou des transformateurs testés. Nos unités de type sec sont conçues pour cela : pendant ce court test, l'augmentation de la température est transitoire et non stable. Est-ce que cela nous permet de dépasser la limite ? Les organismes industriels comme l'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) affirment que pour les surcharges transitoires (c'est ce que sont les tests), vous pouvez dépasser l'augmentation nominale pendant une courte période, mais seulement si cela ne pousse pas la température totale au-delà du maximum de l'isolation. Par exemple, une unité de classe F avec une élévation nominale de 80°C : si lors d'un test de 10 minutes, la montée atteint 90°C, cela fait 130°C au total, toujours en dessous de 155°C, donc totalement sûr. Mais si la température totale atteint 110°C, c'est un signal d'alarme, même si le test n'a duré que 10 minutes.
Nous avons effectué des tonnes de tests dans notre propre atelier pour confirmer cela. L'année dernière, nous avons eu un client qui avait besoin d'un transformateur de test de 150 kV CC pour son équipement de sous-station. Ils s'inquiétaient de la chaleur car ils testaient de grandes traversées qui consommaient un courant élevé. Nous avons recommandé notre unité standard de type sec de classe H, qui a une limite d'augmentation de 105°C. Nous avons effectué plusieurs tests à 150 kV CC pendant 20 minutes chacun, surveillé la température des enroulements avec des capteurs à résistance : l'augmentation maximale était de 98 °C, la température totale de 138 °C, ce qui était bien dans la limite maximale de l'isolation. Aucun problème, ils l'utilisent tous les mois depuis.
Maintenant, qu’en est-il des autres types de transformateurs de test haute tension, juste pour donner un contexte ? Vous avez probablement vu le lien de transformateur de test HT sans SF6 PD de 150 kV que nous proposons : ceux-ci utilisent du gaz hexafluorure de soufre pour l'isolation, leurs limites de température sont donc également différentes, car le refroidissement du gaz est plus cohérent que l'air. Mais le type sec reste la solution idéale pour les applications où le pétrole ou le gaz peuvent présenter un danger, comme les laboratoires d'essais intérieurs où les fuites pourraient poser un problème, ou les zones soumises à des réglementations environnementales strictes concernant l'élimination du pétrole.
Autre question courante : pouvez-vous obtenir une limite d’augmentation de température personnalisée ? Par exemple, si vous avez besoin d’une unité pour des tests très courts (30 secondes), pouvons-nous augmenter la hausse ? Techniquement, oui, mais nous devons nous assurer que cela ne compromet pas la durée de vie de l'isolation. Même si le test ne dure que 30 secondes, chaque fois que vous surchauffez l'isolant, vous accélérez son vieillissement. La durée de vie de l'isolation est inversement proportionnelle à la température : pour chaque tranche de 10 °C au-dessus du total nominal, la durée de vie est réduite de moitié. Ainsi, même un court test de surchauffe de 20 °C réduirait la durée de vie de l'isolation de 50 % au fil du temps. C'est pourquoi nous respectons les limites standard, sauf s'il s'agit d'une véritable urgence, et même dans ce cas, nous le déconseillons.
Mentionnons également pourquoi le type sec est meilleur que le type huileux pour certains utilisateurs, ce qui est lié à la conversation sur les limites de température. Les transformateurs à huile (comme le testeur de tension de résistance hipot AC DC pour transformateur à huile) ont généralement une augmentation de température maximale inférieure, environ 55 ° C au-dessus de la température ambiante pour une isolation à l'huile de classe A. Mais ils nécessitent des tests d’huile et un entretien réguliers et peuvent fuir. Le type sec n’a pas besoin d’huile, il nécessite donc peu d’entretien, est plus sûr à l’intérieur et est plus facile à déplacer. Le compromis est que leur limite d’échauffement est un peu plus élevée, mais la technologie d’isolation moderne (classe H, époxy avancé) a considérablement réduit cet écart.
Maintenant, je ne veux pas vous imposer trop de normes, mais si vous faites vos propres recherches, les principales sont : CEI 60076-12 (transformateurs de puissance de type sec), CEI 60450 (mesure de l'élévation de température dans les transformateurs), IEEE C57.12.90 (code de test pour les transformateurs de type sec). Ces normes précisent comment mesurer l'échauffement (méthode de résistance pour les enroulements, thermocouples pour les noyaux et les enroulements) et les limites basées sur la classe d'isolation.
Attendez, soyons pratiques pendant une seconde. Lorsque vous recevez de notre part un transformateur d'essai de type sec, la fiche technique indiquera l'échauffement nominal pour sa classe d'isolation. Par exemple, nos parts de classe F ont une hausse de 80°C, celles de classe H de 105°C. Pour vérifier si vous êtes dans les limites, mesurez simplement la température ambiante là où vous testez, ajoutez l'augmentation et assurez-vous qu'elle est inférieure à la température totale maximale de l'isolation. Si vous l'utilisez pour des tests hipot AC DC, vous pouvez utiliser un multimètre pour mesurer la résistance de l'enroulement avant et après le test : l'augmentation de la température est calculée à partir du changement de résistance (puisque la résistance augmente avec la température). C'est un moyen simple et sans tracas de vérifier.
Erreurs courantes commises par les gens : 1) Utiliser la température ambiante au mauvais moment : comme la mesurer le matin avant le test, mais le laboratoire se réchauffe pendant la journée, vous devez donc la prendre pendant le test. 2) Ignorer l'air pulsé : si votre transformateur est équipé d'un ventilateur pour le refroidissement, assurez-vous qu'il fonctionne pendant le test, sans exception. 3) Utiliser une classe d’isolation inférieure à celle requise par votre test. Certains clients ont tenté d'économiser 10 % sur un transformateur en passant à la classe B, mais celui-ci a échoué au premier test haute tension. Ce n'est pas une économie, c'est une erreur coûteuse.
Parlons d'un exemple récent qui montre pourquoi c'est important. Un client manufacturier nous a contacté le mois dernier et avait besoin d'un transformateur de type sec pour tester ses nouveaux cordons d'alimentation. Ils avaient un budget serré, alors ils ont regardé en ligne une unité sans nom avec une publicité « à faible augmentation de température ». Lorsqu'ils ont effectué leur premier test hipot CA de 5 minutes, la température du bobinage a atteint 160 °C, bien au-dessus des 155 °C maximum de la classe F. L'isolation a commencé à fondre un peu et lorsqu'ils ont vérifié le lendemain, il y avait une petite marque de décharge sur l'enroulement. Ils ont fini par acheter notre unité de type sec de classe F de niveau intermédiaire, qui présentait une élévation nominale de 80°C. Nos tests ont montré qu'à leur tension d'essai de 50 kV, l'augmentation de la température était de 72 °C, pour un total de 112 °C — aucun problème et tout fonctionne sans problème depuis un mois.
Maintenant, si vous êtes à la recherche d'un transformateur de test AC DC de type sec, voici ce qu'il faut rechercher en termes de limites de température : tout d'abord, confirmez la classe d'isolation (F ou H est désormais standard, évitez tout ce qui est inférieur). Deuxièmement, vérifiez l'augmentation de température nominale indiquée par le fabricant et assurez-vous qu'elle est conforme aux normes de l'industrie. Troisièmement, renseignez-vous sur leur conception de refroidissement (air pulsé ou naturel) et s'ils disposent de fonctionnalités de surveillance de la température (comme des capteurs intégrés qui s'éteignent si la température devient trop élevée). Nous incluons des capteurs thermiques dans toutes nos unités comme dispositif de sécurité : ils déclencheront une alarme si l'augmentation dépasse 90 % de la limite et s'arrêteront à 105 %, de sorte que vous n'aurez pas à vous soucier d'une surchauffe même en cas de problème.
Attendez, devrions-nous aborder les anciennes et les nouvelles technologies ? Il y a dix ans, la classe F était la meilleure pour les transformateurs d'essai de type sec, mais la classe H est plus courante aujourd'hui car elle est plus durable, supporte des températures plus élevées et ne coûte pas beaucoup plus cher. La limite d'échauffement pour la classe H est de 105 °C, ce qui vous donne plus de marge lors de tests longs ou à courant élevé. Ainsi, si vous effectuez régulièrement des tests de plus d'une heure, la classe H vaut l'investissement supplémentaire pour le tampon de température.
Autre point : différents types de tests affectent l'augmentation de la température. Les tests hipot CC consomment généralement un courant inférieur à celui du courant alternatif, donc l'augmentation de la température est plus faible. Les tests de résonance (utilisant des systèmes tels que le système de test de résonance des cylindres d'isolation AC) peuvent avoir un courant plus élevé, donc l'augmentation de la température peut être plus élevée. Si vous utilisez votre transformateur avec un système résonant, vous aurez besoin d'une unité de classe H pour gérer cette chaleur supplémentaire.
Je sais que c'était beaucoup, mais l'essentiel à retenir est le suivant : la limite d'échauffement pour un transformateur de test AC DC de type sec n'est pas un nombre aléatoire : elle est directement liée à sa classe d'isolation, suit des normes industrielles strictes et dépend de votre environnement de test et de votre configuration. Il n'y a pas de solution unique, mais s'en tenir à une isolation de classe F ou H, suivre l'augmentation nominale et s'assurer d'une ventilation adéquate permettra à votre transformateur de fonctionner en toute sécurité et pendant des années.
Si vous ne savez toujours pas quelle unité convient à vos besoins ou si vous souhaitez plus de détails sur les tests de température, n'hésitez pas à nous contacter. Nous avons aidé des centaines de clients à choisir le transformateur approprié pour leur configuration de test, et nous pouvons vous guider à travers tout, de la classe d'isolation au refroidissement en passant par les limites d'échauffement. Ne laissez pas un mauvais choix entraîner une panne coûteuse : discutons-en et trouvons la solution idéale pour vous.
Références :
- CEI 60076-12 : Transformateurs de puissance - Partie 12 : Transformateurs de puissance de type sec
- CEI 60450 : Mesure de l'échauffement dans les transformateurs
- IEEE C57.12.90 : Code de test standard pour les transformateurs de distribution et de puissance de type sec
- NEMA SG-4 : Lignes directrices pour l'application de transformateurs de type sec dans les installations commerciales et industrielles
