SERGI - Research Program

Recherches

Le Modèle MTH [1], [2]

En 1995, SERGI a mené un vaste programme de recherches sur les phénomènes de transferts énergétiques qui se produisent dans un transformateur pendant un court-circuit. Le mécanisme de décomposition de l'huile sous effets thermiques a été analysé et formalisé dans un modèle "Magnéto-Thermo-Hydrodynamique" (MTH) [1].

Des calculs précis ont été effectués sur des transformateurs dont les caractéristiques opérationnelles avaient été préalablement mesurées. Ainsi, SERGI a validé avec succès les calculs du modèle MTH en collaboration avec SCHNEIDER ELECTRIC, France Transfo [2].


	Les transformateurs de centrales électriques [3]

	En raison de l’inertie des générateurs, les transformateurs de centrales électriques subissent des défauts plus sévères que les transformateurs de transmission et de distribution. SERGI a donc décidé d’étudier l’explosion d’un transformateur élévateur de centrale électrique afin de concevoir un système capable d’éviter tous les types d’incidents sur tous les types de transformateurs.

	Lors de cette étude, SERGI a découvert que les arcs électriques à l’intérieur des transformateurs à huile pouvaient produire des gradients de pression de 300 à 930 bar/seconde (4 300 à 13 500 psi/s). L’image ci-contre montre la technique MTH utilisée par SERGI pour simuler des arcs électriques.

La Soupape de décompression [4]

Les Soupapes de décompression sont utilisées depuis plus de 30 ans pour protéger la cuve des transformateurs. Cependant, tous les transformateurs qui explosent en sont équipés. L’incapacité des Soupapes de décompression à évacuer la pression lors de ces explosions a conduit SERGI à analyser leur comportement mécanique en dynamique. En fait, ces calculs ne pouvaient pas être effectués tant que les gradients de pression dans des conditions de courts-circuits n’avaient pas été découverts par SERGI [1], [3].




		Image en 2-D du flux du fluide dans la Soupape de décompression, ouverte à 60%

Les Soupapes de décompression sont limitées par :
•L’inertie du ressort qui augmente leur temps de réponse et d’ouverture ;
•La forme en U de la section d’évacuation qui provoque des pertes d’énergie et réduit la vitesse d’évacuation de la pression ;
•Leur géométrie car lorsqu’elles sont à moitié ouvertes, la surface d’évacuation n’excède pas 15% de la surface d’évacuation maximum.
.

Comparaison du TRANSFORMER PROTECTOR et de la Soupape de décompression [4]

L’action du TRANSFORMER PROTECTOR et de la Soupape de décompression a été simulée dans les mêmes conditions de court-circuit de façon à comparer leurs performances. Dans chaque cas simulé :
•Le TRANSFORMER PROTECTOR a empêché l’explosion de la cuve du transformateur ;
•La Soupape de décompression n’a jamais permis d’éviter l’explosion de la cuve du transformateur.

Evolution de la pression avec différents systèmes de protection pour un petit gradient de pression de 60 bar/seconde (870 psi/s)