SERGI - Transformer Protector Test

Essais du TRANSFORMER PROTECTOR


	2 séries de tests du TRANSFORMER PROTECTOR ont été réalisées en 2002 et 2004. Les pires conditions pour provoquer l’explosion d’un transformateur ont été considérées. Un arc électrique entre des électrodes placées dans l’huile a été créé pour les 62 tests. L’objectif était de:




	Photo de la zone de test du CEPEL avec 3 transformateurs équipés du TRANSFORMER PROTECTOR et d’ une Cuve de séparation huile-gaz

•prouver l’efficacité du TRANSFORMER PROTECTOR pour des gradients de pression jusqu’ à 4 000 bar/seconde (58 000 psi/s) ;
•comparer les calculs préliminaires du MTH avec des cas réels de défaut d’un transformateur ;
•approfondir les connaissances de SERGI concernant les arcs électriques dans l’huile ;
•calculer la propagation de l’onde de pression ;
•mesurer l’action des protections traditionnelles de transformateurs ;
•mesurer et définir une loi concernant le volume de gaz généré durant le court-circuit.

Essais au Laboratoire d’Electricité de France (EDF), 2002 [6]

Le Laboratoire Haute Tension d’EDF a réalisé 28 essais sur un transformateur 160 kVA.
Des arcs électriques ont été créés avec des défauts de courant de 2.5 à 7.5 kilo Ampères. Les énergies d‘arc sont montées jusqu’à 300 kilo Joules et les gradients de pression ont varié de 200 à 1200 bar/seconde (2 900 à 17 400 psi/s).
Durant ces tests, la propagation rapide des gaz générés par l’huile en décomposition avant la formation de l’arc a été filmée (cf. image ci-contre). De plus, de nombreux capteurs de pression dynamiques placés autour de la cuve ont mesuré les ondes de pression qui ont suivi l’apparition des gaz.


	GAZ GENERES PAR L’ARC ELECTRIQUE A L’INTERIEUR DE LA CUVE



		2 ms

3 ms


	4 ms


	Temps, millisecondes




		5 ms


	Essais au Laboratoire CEPEL, Brésil, 2004 [6]

Le Laboratoire Haute Tension du CEPEL a effectué 34 essais sur 3 transformateurs de 6, 10 et 20 MVA avec des défauts de courant jusqu’à 15 kilo Ampères et des énergies jusqu’à 2.4 Méga Joules. La moitié des tests ont été réalisés sous vide afin de mesurer le volume total des gaz produits durant la génération de l’arc électrique.
Différentes locations pour l’amorçage de l’arc ont été choisies afin d’étudier le comportement du TRANSFORMER PROTECTOR (voir l’image ci-contre).


	•A, devant l’Ensemble de dépressurisation; •B, sur le côté opposé; •C, sur le côté diamétralement opposé à la Chambre de Décompression du TRANSFORMER PROTECTOR. Les mesures prises ont permis d’étudier l’évolution des ondes de pression.

	Résultats

	•Les gradients de pression et la dépressurisation de la cuve obtenus durant les essais ont concordé avec les valeurs calculées au préalable en utilisant le modèle MTH [1 à 4] •L’efficacité du TRANSFORMER PROTECTOR a été démontrée. Comme le montre l’image ci-contre, le TRANSFORMER PROTECTOR absorbe un gradient de pression de 3 900 bar/seconde (56 500 psi/s) et la pression de la cuve revient au niveau de calibration du Disque de Rupture seulement 3 millisecondes après l’opération. •Le graphique ci-contre montre que plus le court-circuit est important, plus l’action du TRANSFORMER PROTECTOR pour réduire la pression à l’intérieur de la cuve est rapide. Cette efficacité exceptionnelle du TRANSFORMER PROTECTOR avait déjà été soulignée en 2001, publication [3]. •Les paramètres opérationnels du TRANSFORMER PROTECTOR sont indépendants de la position de l’arc à l’intérieur de la cuve. Même pour les arcs situés en position C, l’onde de pression se propage et active à chaque fois le TRANSFORMER PROTECTOR avant que la cuve n’explose. •Les analyses ont montré que les résultats du modèle MTH et plus particulièrement les ondes de pression étaient conformes aux mesures prises durant les tests. •Tous les gaz inflammables générés par l’arc électrique ont toujours été évacués de la Cuve de séparation huile-gaz à une température ambiante vers l’atmosphère et n’ont jamais pris feu. Il a donc été prouvé que l’auto combustion des gaz dans l’atmosphère est impossible. •Durant tous les tests, les signaux de pression et de gaz du Buchholz n’ont jamais été activés, confirmant ainsi que la vitesse du phénomène est trop rapide pour ces appareils.




	Les 3 différents points d’amorçage de l’arc



		Variation de la pression pendant l’activation du TRANSFORMER PROTECTOR



		Temps d’activation par rapport à l’énergie


	Certificat d’essais


	Le TRANSFORMER PROTECTOR s’est activé avec succès au cours des 62 tests, a dépressurisé le transformateur et a empêché l’explosion ainsi qu’une déformation permanente de la cuve. Le CEPEL a établi un certificat pour les 34 essais effectués dans son Laboratoire Haute Tension [15].