cg power systems worldwide
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CG Power Systems worldwide
CG Power Systems Belgium NVAntwerpsesteenweg 167B-2800 Mechelen, BelgiumT + 32 15 283 333F + 32 15 283 300
CG Power Systems Canada Inc101 Rockman Street, WinnipegManitoba R3T OL7, CanadaT +1 204 452 7446 F +1 204 453 8644
CG Electric Systems Hungary ZrtRegistered OfficeMáriassy utca 7, Floor IV1095 Budapest, HungaryT +36 1 483 6611 F +36 1 483 6613
PT CG Power Systems IndonesiaPower Transformer DivisionKawasan Industri Menara Permai Kav. 10, Jl. Raya Narogong, CileungsiBogor 16820, IndonesiaT +62 21 823 04/30 F +62 21 823/42 22
Transformateurs de Puissance
Votre partenaire en matière de solutions énergétiques
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- 2 - - 3 -
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CG Power Systems 5
Conception du transformateur 6
Assurance Qualité 8
Construction du noyau 9
Enroulements 11
Isolation 12
Montage de la partie active 13
Cuves 14
Traitement de la partie active 15
Système de préservation de l’huile et
protection contre les défauts 16
Réglage de la tension 17
Refroidissement 18
Commande et protection des transformateurs 19
Essais 20
Expédition et installation 22
Table des matières
< Autotransformateur 750 MVA 380/230/13.8 kV en plat-forme d’essais pour un essai d’échauffement
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CG Power Systems (anciennement Pauwels) compte parmi les princi-paux constructeurs mondiaux de transformateurs triphasés. Fournisseur certifié de tous les éléments de la chaîne, l’entreprise dispose d’unités de fabrication installées sur trois continents ainsi que d’un réseau mondial de bureaux de vente et d’agents spécialisés au service d’une clientèle dissé-minée dans plus de 135 pays. Plus de 500.000 transformateurs CG Power Systems sont actuellement en exploitation dans le monde entier.
Au départ de son siège établi à Mechelen, Belgique, CG Power Systems fait office de quartier général de l’entreprise et se charge de définir la stratégie du groupe. Composition de la gamme complète des transformateurs de puissance CG : > Transformateurs de moyenne et de grande puissance > Transformateurs mobiles > Transformateurs déphaseurs > Transformateurs élévateurs de centrale > Autotransformateurs > Transformateurs de conversion CCHT > Transformateurs de traction > Inductances shunt
CG Power Systems
< Vue du hall d’assemblage de parties actives (CG PT Malines)
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1U 1V 1W
1U 1V 1W
6 6 6 5
1
11
233 33
3
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6 7
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13/14
13/14
13/14
15 15 15
16/17
16/17
18/19
18/19 18/19
18/19
20 21 22 22 23 23
16 19 18
LS KADER
24
24
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24
4
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1817
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27
-+
5(6)
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)
3(4)
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11(K)
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U
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Nos concepteurs sont familiers avec toutes les normes nationales et internationales comme ANSI, NEMA, CSA, IEC ou BS puisque nous assurons la fourniture de transformateurs dans le monde entier.
Chaque transformateur est individuellement conçu en fonction de ses exigences spécifiques et de son application.
Des logiciels spécialement développés permettent d’améliorer encore la fiabilité des produits : > Optimisation de la conception en fonction du coût de la main-d’œuvre, du coût
des matériaux, de la capitalisation des pertes et du niveau de bruit > Distribution des surtensions en cas de choc de foudre et de choc de manœuvre > Comportement en cas de court-circuit > Analyse des zones susceptibles d’être affectées par des contraintes électriques
importantes > Calcul des pertes supplémentaires et des effets thermiques.
Si le transformateur doit résister à des secousses sismiques d’amplitude définie, CG Power Systems est en mesure de procéder à une analyse statique ou dyna-mique de la conception afin de démontrer que le transformateur est à même de résister à ces conditions particulières.
Équipe de conception
Avant d’être transmis à l’unité de production, les équipements d’une conception nouvelle sont soumis à l’appréciation d’une équipe composée de représentants des divisions Ingénierie, Assurance Qualité, Fabrication, Essais et Recherche et déve-loppement. Chaque design est placé sous la responsabilité d’un ingénieur de projet qui assurera un suivi attentif de son évolution d’un bout à l’autre du processus de fabrication.
Conception du transformateur
Les concepteurs en mécanique utilisent un logiciel de conception 3D
Conception des fils de sortie
La conception mécanique est contrôlée à l’aide d’un logiciel de calcul aux éléments finis
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Du dessin à la réalité
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CG Power Systems ambitionne de construire des produits dont le fonctionnement sûr et fiable répond aux exigences spécifiées par le client et présentant un bilan global excellent pendant tout son cycle de vie. L’élaboration de normes de mesure et de procédures d’inspection ne constitue qu’une des étapes dans la réalisation de cet objectif. L’engagement indéfectible des membres du personnel à défendre le concept de qualité constitue le facteur le plus important.
Toutes les unités de production CG Power Systems sont certifiées ISO 9001. Cette certification leur a été décernée par des organismes réputés tels qu’AIB Vinçotte, Kema et l’Office des normes générales du Canada.
La norme ISO 9001 intègre le plus grand nombre d’éléments système de contrôle de la qualité que présente la série 9000, y compris des postes tels que la livraison et la maintenance. Les normes ISO décrivent les éléments de systèmes de qualité conçus pour garantir que les produits et services satisferont à toutes les exigences requises avant d’être livrés au client. Pour être certifiées, les installations indus-trielles et commerciales doivent détailler la totalité des processus effectués et subir avec succès un audit mené par un organisme indépendant.
Des employés qualifiés procèdent aux inspections et vérifications requises, puis signent le registre de contrôle progressif sous la rubrique associée au stade de fabrication qui les concerne plus particulièrement. Les inspecteurs de la qualité procèdent à un audit du système, lequel consiste à vérifier divers aspects de la production pour s’assurer que le système fonctionne correctement. Le cas échéant, ces inspecteurs ordonneront l’exécution de toute action correctrice jugée utile. En outre, les inspecteurs se livrent à des inspections d’entrée et finale pour s’assurer que les matériaux et matériels possèdent le niveau de qualité requis.
Le système d’enregistrement de contrôle progressif garantit la tenue d’un registre permanent et complet détaillant chacune des étapes du processus de fabrication. Le recours à des employés qualifiés pour procéder aux inspections requises dans leurs domaines respectifs impose une formation solide quant aux procédures et à la finalité des tâches qu’ils exécutent. Tous les membres du personnel continuent à bénéficier d’une formation approfondie portant sur les différentes facettes de leur activité professionnelle.
Assurance Qualité
Chaque transformateur subit une analyse SFRA en plate-forme d’essais >
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La qualité de l’huile est contrôlée par le laboratoire de chimie de CG
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Les transformateurs CG Power Systems sont du type concentrique. Les circuits magnétiques sont assemblés avec des tôles d’acier au silicium à grains orientés de première qualité, achetées coupées à largeur et revêtues de carlite afin d’améliorer la résistance électrique entre les tôles et de réduire les pertes par courants de Foucault. Lorsque la capitalisation des pertes le justifie, l’utilisation de tôles d’acier au silicium traitées au laser ou au plasma s’impose.
Les assemblages d’angle des tôles reposent sur l’adoption d’une structure à chevauchement du type « step-lap », laquelle permet de réduire les pertes, le courant magnétisant et le niveau de bruit. L’assemblage à onglet des tôles permet d’améliorer la distribution du flux.
Des cisailles informatisées ultramodernes fournissent des tôles découpées à onglet et avec un haut rendement. Ces machines sont à même de couper des tôles de la largeur maximale disponible à l’heure actuelle.
Certaines machines procèdent à l’empilement automatique des noyaux et culasses afin de réduire au maximum les opérations de manutention des tôles ainsi que les contraintes mécaniques afin de garantir l’obtention du niveau de perte prévu.
L’empilement en gradins des tôles permet d’obtenir un noyau de forme circulaire qui offre un soutien radial optimal aux enroulements, notamment lors des courts-circuits.
L’application d’une résine époxy à haute résistance et faible viscosité sur les tranches des noyaux et la culasse inférieure permet de mieux solidariser les tôles et de réduire ainsi le niveau de bruit. Le noyau est conçu de telle manière que son échauffement reste faible. Si nécessaire des canaux d’huile verticaux localisés entre les paquets de tôles permettent d’en contrôler la température.
Le circuit magnétique est clamé au moyen de raidisseurs en acier profilé et de tirants d’ancrage qui lui confèrent une résistance mécanique élevée lors des contraintes mécaniques statiques (levage et fixation) et dynamiques (court-circuit). D’une grande légèreté compte tenu de leur résistance, ces raidisseurs présentent une surface lisse face aux extrémités des enroulements ce qui élimine les zones de contraintes électriques locales importantes.
Construction du noyau
Afin de réduire au minimum la résistance magnétique, on utilise une structure d’empilement à chevauchement (step lap) des tôles du noyau
Le noyau est redressé après empilement
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Making a regulating winding with twin copper conductor
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Les enroulements sont de forme cylindrique et placés dans une même phase concentriquement les uns par rapport aux autres. Cet agencement confère à l’en-semble la résistance aux courts-circuits la plus élevée tout en assurant un excellent refroidissement de la surface des conducteurs. Ceux-ci seront soit en cuivre soit en aluminium en fonction des exigences du client. Généralement, les transformateurs de moyenne et de grande puissance utilisent uniquement des conducteurs en cuivre.
Ces conducteurs sont constitués soit de fils méplats isolés au papier soit de câbles continuellement transposés. Si nécessaire, des conducteurs à haute résistance à la traction seront utilisés pour résister aux efforts générés par les courants de court-circuit. Les concepteurs optent systématiquement pour des conducteurs de section maximale afin de minimiser les contraintes dues aux courts-circuits tout en limitant les pertes par courants de Foucault au sein des conducteurs.
Les conducteurs des câbles transposés peuvent être revêtus d’une résine époxy po-lymérisable à chaud ce qui permet d’ accroître considérablement la résistance aux courts-circuits. Les tours à bobiner modernes sont équipées de mandrins en acier de diamètre réglable. Cela permet de garantir le respect de tolérances sévères ainsi qu’un meilleur rendement des opérations de bobinage. Lors du bobinage, des dispositifs de freinage hydraulique permettent de maintenir une tension mécanique dans les conducteurs.
L’ingénieur concepteur choisit le type d’enroulements à utiliser en fonction de la tension et du courant. Suivant le cas , on utilisera des enroulements en feuillard, des enroulements en une ou plusieurs couches avec ou sans cales radiales ou des enroulements en galettes continues ou entrelacées. Le contrôle des contraintes diélectriques est assuré entre autre par l’utilisation d’anneaux de garde aux extré-mités d’enroulement ou à d’autres endroits si nécessaire. L’usage d’emboîtement en queue d’aronde renforce la tenue mécanique des cales radiales et des réglettes verticales lors des efforts de court-circuit.
La circulation de l’huile à travers les enroulements s’effectue en zigzag pour assurer le bon refroidissement de toute la surface des conducteurs et pour limiter la tem-pérature au point chaud. Les concepteurs accordent une attention particulière à une distribution uniforme de l’huile vers toutes les parties de tous les enroulements.
Enroulements
Enroulements terminés, en attente d’assemblageDes capteurs à fibre optique mesurent les températures réelles des points chauds
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L’isolation principale se compose d’un matériau d’isolation en carton comprimé de la plus haute qualité ou en matériau d’isolation Nomex®, parfaitement imprégnable à l’huile afin d’éliminer les décharges partielles internes. Les cales radiales et les réglettes verticales sont exécutées en carton précomprimé afin d’obtenir une résistance élevée aux contraintes mécaniques et aux courts circuits.
Lors de la conception de la structure isolante, on veillera à ce que toutes les sur-faces d’isolant puissent être alimentées en huile lors de l’ imprégnation et du fonc-tionnement du transformateur afin de limiter les problèmes de décharge partielle.
Une fois terminés, tous les enroulements sont séchés dans un four à air chaud puis soumis à des efforts de dimensionnement et de précontrainte au moyen d’une presse hydraulique afin d’obtenir une hauteur d’enroulement conforme au plan ainsi qu’une bonne tenue mécanique aux efforts de court-circuit.. Ce processus crée un ensemble d’ une grande stabilité dimensionnelle. A ce stade, les enroule-ments sont prêts à être assemblés sur les noyaux.
Isolation
Des pièces d’isolation spéciales pré-moulées sont utilisées en rapport avec le champ électrique, pour optimiser la conception
Au cours de la conception, l’isolation est vérifiée à l’aide de calculs aux éléments finis
Le matériau d’isolation peut être du papier standard, du papier amélioré ou du Nomex®. Hybrid est un mélange optimisé de Nomex® et de papier
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Tout d’abord, les enroulements individuels sont empilés les uns sur les autres pour former une phase complète.
Les espaces radiaux entre les enroulements sont subdivisés à l’aide de solides cales en carton diélectrique.
Des anneaux de garde et des anneaux d’angle sont placés au-dessus et en dessous des enroulements de manière à obtenir une isolation d’extrémité profilée permettant un contrôle optimal des passages d’huile et des contraintes diélectriques.
Les enroulements de phase complets sont ensuite descendus avec précaution sur les colonnes individuelles et fermement empilés en direction du noyau afin d’assurer une capacité de court-circuit optimale.
On procède ensuite à l’enchevêtrement des tôles de la culasse supérieure avec celles des noyaux et le circuit magnétique complet avec ses enroulements est fermement immobilisé.
On installe alors les sorties de fil (le cas échéant) et les supports et connecteurs correspondants. Toutes les connexions des enroulements et connexions de conducteurs de prise, vers le ou les changeurs de prises, sont réalisées avant séchage de l’ensemble complet circuit magnétique et enroulements, dans le four à phase vapeur.
Montage de la partie active
Assemblage de bobinage d’un transformateur d’alimentation de réseau ferré 60 MVA 230/27.5/27.5 kV >
Brasage sous hydrogène pour des connexions propres >
Souder d’un fil du 40 MVA 230 kV <
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La conception de nos cuves est entièrement informatisée. L’ordinateur détermine la taille optimale, le nombre et l’emplacement des raidisseurs de cuve nécessaires. À l’occasion, les coins de la cuve concernée seront arrondis afin de réduire le poids du transformateur sans en compromettre la qualité ni la fiabilité. L’objectif est de réduire au maximum la taille et le poids de la cuve, ainsi que le poids d’huile pour en faciliter la manutention, l’assemblage et l’installation chez le client.
Exécutées en tôle d’acier de haute qualité, les cuves sont conçues pour résister au vide total imposé par les spécifications.
Toutes les cuves de transformateur sont équipées de crochets de levage, d’œillets de traction et d’appuis pour vérins. Les ouvertures ménagées dans les couvercles et parois latérales sont équipées de brides surélevées de telle sorte que les boulons de fixation des plaques bouche trou ne traverse aucune paroi ni aucun couvercle et empêchant ainsi que de l’eau de ruissellement ne pénètre dans la cuve en cours d’inspection. Les trappes d’accès et trous d’homme sont positionnés de telle sorte que l’on puisse accéder sans difficulté à des composants internes tels que les changeurs de prises hors circuit. Les fonds de cuve sont plats ou pourvus de patins permettant le glissement du transformateur dans deux directions comme l’exigent les spécifications. Les cuves sont équipées d’un couvercle soudé ou d’un couvercle boulonné.
Les cuves sont toutes soumises à un nettoyage par grenaillage visant à éliminer les projections de soudure, les écailles de laminage et l’oxydation afin d’obtenir une surface favorisant l’adhérence de la couche d’accrochage et de la peinture. L’intérieur de la cuve sera revêtu d’une peinture blanche résistant à l’huile afin de garantir une bonne visibilité lors des inspections internes.
Cuves
Cuve d’un transformateur d’alimentation de réseau ferré 60 MVA 230 kV >
Chaque cuve est peinte au pistolet avant expédition >
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La partie active de tous les transformateurs de puissance supérieure à 25 MVA est soumise à un séchage poussé jusqu’à l’affichage du facteur de dissipation prédé-terminé et ce par le dispositif de séchage en phase vapeur réalisant le séchage le plus rapide, le plus rentable et le plus efficace de l’isolation du transformateur. Ce processus en phase vapeur repose sur la méthode standard du cycle du kérosène. Dans ce système, du kérosène est vaporisé puis aspiré par dépression à l’intérieur d’un autoclave chauffé dans lequel se trouve le transformateur. La condensation de la vapeur de kérosène sur l’ensemble bobinage et noyau provoque une augmen-tation rapide de la température de la partie active et permet d’extraire par le vide l’humidité présente dans l’isolation. Une température et une pression élevées sont utilisées pour accélérer le processus de séchage.
Lorsque les mesures du facteur de dissipation et le taux d’élimination de l’humidité ont atteint les niveaux requis, il suffit d’interrompre le débit de vapeur de kérosène et de créer une dépression plus importante pour évaporer l’humidité résiduelle et le kérosène restant. Comme ce processus entraîne l’élimination d’une grande quantité d’eau, l’isolation rétrécit physiquement. Après son retrait de l’autoclave, le transformateur est reconditionné comme il convient avant d’être soumis à une compression hydraulique finale visant à conférer au produit fini une résistance maximale aux courts-circuits.
Traitement de la partie active
Deux parties actives prêtes à être séchées dans le four à phase vapeur>
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AIR
OIL
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8
7 6
24 4 2
3
5
13
Système de conservation d’huile
Sauf mention contraire, CG Power Systems utilisera, de base, un système à conservateur d’huile. De nombreuses publications ont établi les avantages tech-niques de ce système par rapport aux systèmes à cuve scellée ou à conservation d’huile à pression positive automatique, et qui sont les suivants :1. intégrité diélectrique élevée2. pression statique positive sur l’appareil, à tout moment,3. maintenance réduite,4. possibilité d’utiliser un relais Buchholz et de recueillir les gaz
Le système de conservation d’huile utilise un réservoir d’expansion vers et depuis lequel l’huile du transformateur peut s’écouler librement lorsqu’elle se dilate ou se contracte suite aux changements de température de l’huile. Ce système assure en permanence une hauteur manométrique d’huile au-dessus de la cuve principale et maintient cette dernière complètement remplie. Une jauge de niveau d’huile est montée sur le conservateur et permet de voir les changements de niveau du liquide.
En raison de l’échauffement de l’huile dans le transformateur, celle-ci se dilate et s’écoule librement vers le conservateur. La dilatation de l’huile du sélecteur du changeur de prises en charge (CPC) est complètement indépendante de celle du transformateur. Un compartiment séparé est monté sur le conservateur principal. Les deux compartiments du conservateur sont équipés d’une jauge de niveau d’huile à contact d’alarme de minimum, de tuyaux de vidange de l’huile, d’une entrée d’air venant du respirateur et une liaison vers le transformateur ou le CPC. La jauge de niveau d’huile est tournée vers le bas pour faciliter la lecture lorsqu’on est debout sur le socle du transformateur. Le respirateur est rempli de gel de silice (Caldigel Orange) qui supprime l’humidité et les particules de poussière présentes dans l’air aspiré par le conservateur. Pour réduire la maintenance et préserver l’environnement, le respirateur standard, à gel de silice, peut être remplacé par un respirateur automatique à cycle de chauffage répétitif, sur demande.
Atmoseal
Le conservateur principal peut être équipé d’une membrane nitrile pour éviter tout contact de l’air ambiant avec l’huile du transformateur. Ceci élimine la possibilité de pénétration d’humidité dans l’huile du transformateur, et d’oxydation de l’huile du conservateur. Sur demande, un détecteur de fuite peut être monté sur le conser-vateur pour signaler une rupture de la membrane. Il n’est pas possible d’installer une membrane nitrile dans le compartiment du changeur de prises en charge, en raison des gaz produits à chaque changement de prise. Pour la même raison, il n’est pas possible de monter un relais Buchholz sur le compartiment du changeur de prises en charge ; un relais de protection spécial a été conçu à cet effet avec un amortisseur sensible aux montées d’huile et qui ne peut être testé avec du gaz sous pression (RS2001 de MR), ou un relais à pression, actionné par un ressort (Beta d’ABB).
Système de préservation de l’huile et protection contre les défauts
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Conservateur avec son indicateur de niveau d’huile à 30 degrés, pour l’huile de la cuve principale
Représentation du conservateur
1. Membrane nitrile élastique2. Évents3. Flasques amovibles4. Crochets de suspension5. Jauge de niveau d’huile magnétique à 1 contact de niveau bas6. Vanne de vidange d’huile7. Vanne sur la canalisation de raccordement à la cuve8. Respirateur au gel de silice
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Sur demande, les transformateurs CG Power Systems peuvent être équipés d’un changeur de prises hors circuit, d’un changeur de prises en charge ou des deux.
Dans le cas d’ un régulateur de prises en charge, CG Power Systems est à même de fournir un changeur de prises en charge du type à résistance ou du type à réac-tance. Ces deux types offre la possibilité d’exécuter jusqu’à 500.000 manoeuvres avant de nécessiter le remplacement de leur contact. Leur niveau de qualité allonge sensiblement la périodicité d’entretien.
Le régulateur de prises en charge (RDC) peut être installé dans la cuve du transfor-mateur avec l’inverseur dans son propre compartiment d’huile, de sorte qu’il n’y ait pas de contamination de l’huile du transformateur par production d’arc au cours de la commutation ; il peut aussi être monté sur la cuve principale.
Pour éviter l’apparition de surtensions sur le régulateur de prises pendant la commutation, il est possible d’installer des suppresseurs de transitoires à oxyde métallique (MOV).
Réglage de la tension
Un déphaseur 400 MVA avant la mise en cuve. Vue des six régulateurs de prises en charge
Détail du sélecteur d’un régulateur de prises en charge installé en cuve.
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Vue du bas d’un régulateur de prises en charge M III 500 Y 72.5/B 10193W de Reinhausen
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Les transformateurs CG Power sont habituellement refroidis à l’aide de radiateurs à panneaux amovibles, constituant une solution de refroidissement à maintenance réduite. Pour améliorer le rendement des radiateurs, il est possible d’utiliser des ventilateurs (refroidissement ONAF). Si la conception le recommande ou si les spécifications l’exigent, le rendement du refroidissement peut encore être augmenté en pompant l’huile à travers les enroulements (refroidissement ODAF).CG Power a également une grande expérience d’autres types de refroidisseurs de transformateurs, tels que le refroidisseur compact huile-air ou les refroidisseurs huile-eau ; ces solutions peuvent être fabriquées sur demande du client.
Commande du refroidissement
La commande du refroidissement dépend fortement du transformateur et de la conception du refroidissement. Tous les composants de la commande sont sélec-tionnés pour leur qualité élevée et leur durabilité. Pour les appareils à système de pompage, des capteurs de débit d’huile sont utilisés pour signaler des dysfonc-tionnements du refroidissement et, si nécessaire, basculer automatiquement sur le système de pompage de secours. On utilise des relais temporisés pour démarrer séquentiellement les pompes et les ventilateurs afin de réduire le courant de dé-marrage. Tous les contacts de signalisation nécessaires sont fournis de série. Tous les équipements de commande du refroidissement sont soigneusement rangés dans un boîtier de commande IP54 (possibilité d’IP55 pour les petits boîtiers).
Refroidissement
Image thermique d’un auto transformateur 750 MVA
Radiateur d’un transformateur 750 MVA >
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Auxiliaires de transformateur
Le coffret de commande du transformateur regroupe tous les signaux provenant des auxiliaires montés sur le transformateur ainsi que l’équipement de commande du dispositif de refroidissement.
Chaque transformateur CG Power Systems à conservateur d’huile est équipé d’un relais de détection des dégagements gazeux (relais Buchholz). Dans l’éventualité improbable d’un défaut interne, des gaz combustibles naissent dans l’huile, et ten-tent de s’échapper au point le plus haut du transformateur. Le relais Buchholz est monté entre la cuve principale et le conservateur ; il recueille les gaz qui s’échap-pent. Lorsqu’un volume suffisant de gaz a été collecté, un flotteur établit un contact déclenchant un signal d’alarme. En cas de défaut grave, par ex. un court-circuit, le relais Buchholz agit comme un relais de circulation d’huile. Il apparait un volume important de gaz ou d’huile qui active immédiatement le contact d’un second flot-teur, déclenchant le disjoncteur du transformateur. La fonction circulation d’huile du relais Buchholz élimine le besoin d’un relais séparé de surpression soudaine. Le relais Buchholz est monté au-dessus de la traversée la plus haute, de sorte que les flotteurs du Buchholz servent de sauvegarde à l’alarme de niveau d’huile. En cas d’absence d’huile dans le conservateur, la jauge de niveau d’huile active une alarme mais le relais Buchholz déclenche le disjoncteur du transformateur lorsque le niveau d’huile descend en dessous du niveau du Buchholz.
Une soupape de décharge à fermeture automatique peut être montée, sur demande, sur la cuve du transformateur et sur le CPC, afin de réduire le risque de rupture de la cuve en cas de défaut interne important. Pour la protection du personnel, ce dispositif de décharge peut être monté avec un écran directionnel et un tuyau de vidange jusqu’au niveau du sol.
L’espérance de vie du transformateur dépend fortement de la température absolue du point chaud du bobinage, laquelle est influencée par la température de l’huile et par la charge. Tous les transformateurs sont équipés de série d’un indicateur de température d’huile et d’au moins un indicateur de température du bobinage, comportant des contacts de commande de refroidissement, d’alarme et de déclenchement. Pour assurer une durée de vie longue du transformateur, le réglage standard des contacts d’alarme et de déclenchement est très prudent mais peut être positionné différemment sur demande.
Surveillance & Électronique
CG évite d’utiliser des composants électroniques pour la commande de refroidisse-ment et n’utilise que des composants fiables, garantissant un fonctionnement sans faille pendant toute la durée de vie du transformateur. Des systèmes très sophisti-qués sont toutefois utilisés pour la surveillance du transformateur. Les systèmes de surveillance disposent toujours des quatre fonctions suivantes :
> capteurs de mesure ; principalement des sondes de température PT100 pour les niveaux d’huile haut et bas, l’huile du CPC et la température ambiante, trans-ducteurs CT pour les courants de charge & courant de refroidissement, capteur de gaz dissous et d’humidité, transducteur de position de prise. Un moniteur de décharge partielle ou un moniteur dédié au changeur de prises peut être installé sur demande.
> > une unité de commande à microprocesseur qui collecte toutes les données et
les sauvegarde >>des modèles de calcul qui traitent les données et donnent des informations anticipées sur l’état du transformateur et de la maintenance nécessaire, telles que le calcul de la température de point chaud du bobinage, le calcul de la perte de durée de vie, l’usure du contact de CPC, le calcul du point d’ébullition et des limites de surcharge correspondantes.
> > communication entre le moniteur et un ordinateur ou système SCADA ou
avec un réseau LAN à l’aide d’un protocole de communication tel que TCP/IP, Modbus, DNP3, Profibus ou autres. CG utilise une communication par fibre optique entre le système de surveillance installé sur le transformateur et l’ordi-nateur de la sous-station, pour assurer à tout moment une isolation électrique.
Un relais de tension automatique, en option, peut être fourni avec le transformateur en élément séparé, ou à intégrer dans un coffret de commande autonome, à intégrer dans la salle de commande de la sous-station.
Des capteurs à fibre optique peuvent être insérés dans les enroulements pour rele-ver les températures de point chaud en fonctionnement, avec les relais associés, ou uniquement pour des essais d’échauffement.
Commande et protection des transformateurs
< Vue de l’intérieur d’un coffret de commande de transformateur 120 MVA ONAN/ONAF
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Essais de choc de foudre
Système numérique ultramoderne d’enregistrement des impulsions, le système Haefely HIAS procède à l’analyse la plus pointue des enregistrements d’impulsions disponibles à l’heure actuelle. L’enregistrement électronique des formes d’onde du courant et de la tension de choc permet de procéder à des comparaisons mathé-matiques rapides, y compris à une évaluation de la différence entre les deux formes d’onde étudiées. La multiplication de cet écart par un facteur cinq et son affichage permettent d’identifier rapidement les petites perturbations relevées au cours d’un essai. En outre, le calcul de la fonction de transfert de l’enroulement s’effectue à l’aide de la transformée de Fourier la plus rapide. Cette technique se traduit par une identification plus précise et par une correction plus rapide de tout problème relevé. Un tirage précis des résultats finaux sous forme de courbes est rapidement disponible. Au besoin, l’utilisateur pourra bénéficier de transparents photogra-phiques tirés à partir de l’oscilloscope à impulsions.
Lors de la construction de la zone d’essais, on a incorporé dans le revêtement de sol un système de treillis en fils de cuivre comportant un grand nombre de points de mise à la terre. La pose d’un tel système élimine les mises à la terre à forte impédance et permet d’obtenir des résultats d’essai d’une grande fiabilité. La tension nominale du générateur d’impulsions s’élève à 200 kV par étage pour une tension totale de 2,8 MV, la quantité totale de l’énergie emmagasinée s’élevant à 210 kJ. Pour un déclenchement précis, les différents étages de ce générateur sont chacun équipés d’un éclateur fonctionnant sous pression. Pour l’exécution d’essais d’ondes coupées, on emploie un éclateur de coupure Haefely. Nos unités de production sont parfaitement à même d’exécuter des essais de tenue au choc de foudre en onde pleine ou en onde coupée dans le front ou dans la queue de l’onde ainsi que des essais de choc de manœuvre.
Essais par tension induite
Pour procéder à des essais par tension induite, on emploie un alternateur à tension variable possédant les caractéristiques nominales suivantes : 1500/1000 kVA, triphasé/monophasé, 170/240 Hz. La régulation de la tension s’effectue par l’intermédiaire d’un régulateur de tension automatique à semi-conducteurs et d’un régulateur de vitesse à semi-conducteurs du moteur d’entraînement CC de 1.000 kW. Lors de l’ essai par tension induite, on mesure les décharges partielles en pC ou en μV en fonction de la spécification. On dispose également de l’équipement nécessaire pour localiser les décharges partielles internes par triangulation.
Mesure des pertes
L’alimentation électrique du système de mesure des pertes est assurée par un alter-nateur régulateur de 5/10 MVA, lequel alimente trois transformateurs monophasés de 10 MVA à rapport de transformation variable et une batterie de condensateurs de 110 MVAR. Les pertes sont mesurées par un système automatisé recourant à l’utilisation de transformateurs d’intensité pour le courant et de condensateurs à gaz pour la tension. Ce système est équipé d’un dispositif numérique d’affichage et d’impression entièrement automatisé.
Essais
Environnement d’essais d’un transformateur 150 MVA 235/34.5 kV ODAF d’alternateur, à cuve spéciale répondant aux normes des Chemins de fer allemands
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Essais par tension appliquée
Une alimentation d’essai dont la tension de sortie est réglable en continu de 3 à 350 kV permet de procéder aux essais par tension appliquée. Pour mesurer le niveau de tension, on utilise un voltmètre numérique RMS à indicateur de crête apte à la mesure de tensions susceptibles d’atteindre 1.600 kV.
Essais de court-circuit
L’excellente réputation de CG Power Systems sur le marché international des transformateurs est largement confirmée par de nombreuses années d’essais de court-circuit effectués dans les laboratoires d’essai indépendants de la KEMA aux Pays-Bas et de l’IREQ au Canada.
Essais
Les transformateurs suivants ont été soumis avec succès à des essais de court-circuit :
ESSAIS DE COURT-CIRCUIT DES TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE CG POWER SYSTEMS
MVA HV/LV Impedance Labo Année
25 69,8/15,7 11 Kema 1990
10 37,5/10,4 9,85 Kema 1992
30/36 115/13,8 11,47 Kema 1992
23 66/11,5 13,02 Kema 1994
90 * 150/2x27,5 13,46 Kema 1995
10 * 55/27,5 1,28 Kema 1995
120/120/40 220/63/10,5 13,24 Kema 1996
185 *400√3
165√3
34 22,9 Kema 1998
58 34,5/11 8,2 Kema 1998
19 33/11,5 6,14 Kema 1998
100/120 220/31,5 12,0 Kema 2001
40 220/(63/31,5) 12,0 Kema 2001
11,2 22,86/13,2 5.165 HydroQuebec 2001
90/120 220/63/10,5 12,35 Kema 2004
81 * 400/27,5+27,5 14,95 Kema 2004
30/40 60/10,5/5,5 11,88 Kema 2005
30 132/16,05/10 11 Kema 2008
25 45/16,05/10 11 Kema 2008
100 225/64 12 Kema 2009
60 * 230/27,5 16,8 Kema 2009
* Monophasé
< Transformateur Brume 110 MVA; 400/76/36 kV d’ELIA, en plate-forme pour essais diélectriques
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En fonction des conditions de transport, les transformateurs CG Power Systems sont susceptibles d’être expédiés avec ou sans traversées, radiateurs, ventilateurs, conservateur et huile.
L’expérience acquise par CG Power Systems dans le domaine de la livraison de transformateurs de puissance (plus de 135 pays) garantit leur transport rapide et fiable dans le monde entier.
Le client peut se charger de l’installation du transformateur concerné ou en confier l’exécution à une équipe expérimentée de CG Power Systems.
Expédition et installation
Transport spécial d’un transformateur élévateur d’alternateur pour le conglomérat allemand RWE – 332 MVA, refroidi à l’eau, 115/21 kV
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Expédition d’une sous-station mobile complète