Principaux enseignements :
● Définition du test d'impulsion du transformateur : Un test d'impulsion d'un transformateur vérifie sa capacité à résister aux impulsions haute tension, garantissant que son isolation peut gérer les pics soudains de tension.
● Test d'impulsion de foudre : Ce test utilise des tensions similaires à la foudre naturelle pour évaluer l'isolation du transformateur, identifiant les faiblesses qui pourraient causer une défaillance.
● Test d'impulsion de commutation : Ce test simule les pics de tension provenant des opérations de commutation dans le réseau, qui peuvent également solliciter l'isolation du transformateur.
● Générateur d'impulsions : Un générateur d'impulsions, basé sur le circuit de Marx, crée des impulsions haute tension en chargeant des condensateurs en parallèle et en les déchargeant en série.
● Performance de test : La procédure de test implique l'application d'impulsions de foudre standard et l'enregistrement des formes d'onde de tension et de courant pour identifier toute défaillance d'isolation.
La foudre est un phénomène courant dans la transmission en raison de leur grande hauteur. Cette décharge de foudre sur le conducteur de ligne provoque une tension d'impulsion. Les équipements terminaux de la ligne de transmission tels que le transformateur de puissance subissent ensuite ces tensions d'impulsion de foudre. De plus, pendant toutes sortes d'opérations de commutation en ligne dans le système, des impulsions de commutation se produisent dans le réseau. L'amplitude des impulsions de commutation peut être environ 3,5 fois la tension du système.
L'isolation est cruciale pour les transformateurs, car toute faiblesse peut causer une défaillance. Pour vérifier son efficacité, les transformateurs subissent des tests diélectriques. Cependant, le test de tenue à la fréquence industrielle ne suffit pas à montrer la résistance diélectrique. C'est pourquoi des tests d'impulsion, y compris les tests d'impulsion de foudre et de commutation, sont effectués


Impulsion de foudre
L'impulsion de foudre est un phénomène purement naturel. Il est donc très difficile de prédire la forme d'onde réelle d'une perturbation due à la foudre. À partir des données compilées sur la foudre naturelle, on peut conclure que la perturbation du système due à une décharge de foudre naturelle peut être représentée par trois formes d'onde de base.
● Onde complète
● Onde tronquée et
●Face avant de l'onde
Bien que la perturbation d'impulsion de foudre réelle puisse ne pas avoir exactement ces trois formes, en définissant ces ondes, on peut établir une résistance diélectrique minimale aux impulsions d'un transformateur.
Si une perturbation de foudre se propage le long de la ligne de transmission avant d'atteindre le transformateur , sa forme d'onde peut devenir une onde complète. Si un amorçage se produit sur un isolateur après le pic de l'onde, elle peut devenir une onde tronquée.
Si la décharge de foudre frappe directement les bornes du transformateur, la tension d'impulsion augmente rapidement jusqu'à ce qu'elle soit soulagée par un amorçage. Au moment de l'amorçage, la tension s'effondre soudainement et peut former la forme d'onde de face avant.
L'effet de ces formes d'onde sur l'isolation du transformateur peut être différent les unes des autres. Nous n'allons pas ici discuter en détail du type de forme d'onde de tension d'impulsion qui cause quel type de défaillance dans le transformateur. Mais quelle que soit la forme de l'onde de tension de perturbation de foudre, toutes peuvent provoquer une défaillance de l'isolation dans le transformateur. Donc essai d'impulsion de foudre du transformateur est l'un des types d'essais les plus importants du transformateur.

Impulsion de commutation
Des études et des observations révèlent que la surtension de commutation ou l'impulsion de commutation peut avoir un temps de montée de plusieurs centaines de microsecondes et cette tension peut être amortie périodiquement. La CEI 60060 a adopté pour leur essai d'impulsion de commutation, une onde longue ayant un temps de montée de 250 μs et un temps à demi-valeur de 2500 μs avec des tolérances.
Le but de l'essai de tension d'impulsion est de s'assurer que le transformateur isolation résiste à la surtension de foudre qui peut survenir en service.

La conception du générateur d'impulsions est basée sur le circuit de Marx. Le schéma de circuit de base est montré sur la figure ci-dessus. L'impulsion condensateurs Cs (12 condensateurs de 750 ηF) sont chargés en parallèle à travers les résistances Rc (28 kΩ) (tension de charge maximale admissible 200 kV). Lorsque la tension de charge a atteint la valeur requise, la rupture de l'éclateur F1 est déclenchée par une impulsion externe. Lorsque F1 se rompt, le potentiel de l'étage suivant (points B et C) augmente. Étant donné que les résistances en série Rs ont une valeur ohmique faible par rapport aux résistances de décharge Rb (4,5 kΩ) et à la résistance de charge Rc, et puisque la résistance de décharge de faible valeur ohmique Ra est séparée du circuit par l'éclateur auxiliaire Fal, la différence de potentiel aux bornes de l'éclateur F2 augmente considérablement et la rupture de F2 est déclenchée.
Ainsi, les éclateurs sont amenés à se déclencher en séquence. Par conséquent, les condensateurs sont déchargés en série. Les résistances de décharge à haute impédance Rb sont dimensionnées pour les impulsions de manœuvre et les résistances à faible impédance Ra pour les impulsions de foudre. Les résistances Ra sont connectées en parallèle avec les résistances Rb lorsque les éclateurs auxiliaires se déclenchent, avec un retard de quelques centaines de nanosecondes.
Cette disposition garantit que le générateur fonctionne correctement.
La forme d'onde et la valeur crête de la tension d'impulsion sont mesurées au moyen d'un système d'analyse d'impulsions (DIAS 733) qui sont connectés au diviseur de tension La tension requise est obtenue en sélectionnant un nombre approprié d'étages connectés en série et en ajustant la tension de charge. Pour obtenir l'énergie de décharge nécessaire, des connexions parallèles ou série-parallèles du générateur peuvent être utilisées. Dans ces cas, certains des condensateurs sont connectés en parallèle pendant la décharge.
La forme d'impulsion requise est obtenue par une sélection appropriée des résistances de série et de décharge du générateur.
Le temps de front peut être calculé approximativement à partir de l'équation :
Pour R1 >> R2 et Cg >> C (15.1)
Tt = .R.C.123
et le temps à mi-valeur à partir de l'équation
T ≈ 0,7.R.C
En pratique, le circuit de test est dimensionné selon l'expérience.

Exécution du test d'impulsion
Le test est effectué avec des impulsions de foudre standard de polarité négative. Le temps de front (T1) et le temps à mi-valeur (T2) sont définis conformément à la norme.
Impulsion de foudre standard
Temps de front T1 = 1,2 μs ± 30 %
Temps à mi-valeur T2 = 50 μs ± 20 %

En pratique, la forme de l'impulsion peut s'écarter de l'impulsion standard lors des tests des enroulements basse tension de puissance nominale élevée et des enroulements de capacité d'entrée élevée. Le test d'impulsion est effectué avec des tensions de polarité négative pour éviter des claquages erratiques dans l'isolation externe et le circuit de test. Des ajustements de forme d'onde sont nécessaires pour la plupart des objets de test. L'expérience acquise à partir des résultats des tests sur des unités similaires ou un éventuel pré-calcul peut donner des conseils pour sélectionner les composants du circuit de mise en forme d'onde.
La séquence de test consiste en une impulsion de référence (RW) à 75 % de l'amplitude pleine suivie du nombre spécifié d'applications de tension à amplitude pleine (FW) (selon la CEI 60076-3, trois impulsions pleines). L'équipement pour l'enregistrement des signaux de tension et courant se compose d'un enregistreur transitoire numérique, d'un moniteur, d'un ordinateur, d'un traceur et d'une imprimante. Les enregistrements aux deux niveaux peuvent être comparés directement pour l'indication de défaut. Pour les transformateurs de réglage, une phase est testée avec le changeur de prise en charge réglé pour la tension nominale et les deux autres phases sont testées dans chacune des positions extrêmes.

Connexion du test d'impulsion
Tous les tests diélectriques vérifient le niveau d'isolation du travail. Le générateur d'impulsions est utilisé pour produire l'impulsion spécifiée nominale onde d'impulsion de 1,2/50 microsecondes. Une impulsion d'une amplitude réduite nominale entre 50 et 75 % de la tension d'essai complète et trois impulsions ultérieures à pleine tension.

Pour un transformateur triphasé , l'impulsion est réalisée sur les trois phases successivement.
La tension est appliquée sur chacune des bornes de ligne successivement, en gardant les autres bornes mises à la terre.
Les formes d'onde de courant et de tension sont enregistrées sur l'oscilloscope et toute distorsion de la forme d'onde est le critère de défaillance.