Méthode SFRA – Un test simple pour identifier un enroulement court-circuité
Le test SFRA est une méthode puissante et particulièrement sensible pour évaluer l’intégrité mécanique et électrique des ensembles noyau/bobine de transformateur. Les deux tests les plus couramment utilisés sont les tests de circuit ouvert et de court-circuit. Ces deux types de tests n’ont souvent aucune difficulté à détecter la présence d’une panne électrique, les courts-circuits étant une possibilité. Étant donné que les enroulements présentent un couplage électromagnétique, le tracé SFRA, obtenu à partir de l’un des enroulements, pourrait être affecté par la panne électrique sur un enroulement différent. Identifier l’enroulement qui pose problème est toujours une tâche difficile. La méthode SFRA (aussi connue sous le nom d’analyse de la réponse fréquentielle SFRA) peut aider à résoudre ce problème. Les clients de Doble l’utilisent avec de très bons résultats depuis 2016.
Figure 1. Configuration de base pour la méthode de test SFRA
La figure 1 montre la configuration de base pour la méthode de test SFRA. L’enroulement haute tension est excité par la tension de test appliquée entre le fil rouge et la terre et la tension de l’enroulement secondaire est mesurée entre le fil noir et la terre. Le rapport des tensions, calculé avec l’équation (1), peut être affiché comme indiqué sur la Fig. 4 en sélectionnant Amplitude du graphique (rapport) sur la Fig. 5.
1. Identification de l’enroulement court-circuité
Le rapport, lorsqu’il est très proche de celui de transformation, ne peut être obtenu qu’à basse fréquence (< 200 Hz). La propagation ou l’écart maximum (Δ) entre les tracés de méthodes de test SFRA, pour différentes phases, sont utilisés pour détecter la présence de courts-circuits et identifier l’enroulement défectueux.
Le tableau 1 regroupe les références pour l’analyse de la méthode SFRA à une fréquence proche de 25 Hz (choisie pour éviter les interférences à la fréquence de réseau).
- Le tracé de la phase anormalement basse, par rapport aux tracés des autres phases, est un signe de défaillance dans l’enroulement primaire, c’est-à-dire la réduction du nombre de spires N2 réduit le rapport de tension.
- Le tracé de la phase anormalement élevée, par rapport aux tracés des autres phases, est un signe de défaillance dans l’enroulement secondaire, c’est-à-dire la réduction du nombre de spires N2 augmente le rapport de tension.
Tableau 1. Interprétation de la méthode SFRA dans la région des basses fréquences
| Si inférieure : échec | Si normale : succès | Si supérieure : échec | |
| %Δ25 Hz | Anormalement basses | Dans les limites | Anormalement élevées |
| Emplacement des courts-circuits | V1 Enroulement (primaire) ou en série | État normal | V2 Enroulement (secondaire) ou commun |
2. Analyse de la méthode SFRA dans SFRA V6.2
L’analyse de la méthode SFRA est implémentée dans la version 6.2 de SFRA depuis mars 2022. Le logiciel identifie automatiquement le tracé présentant une déviation anormale et indique quel enroulement est court-circuité. Par exemple, un transformateur de 300 MVA, 230/20 kV a été mis hors service et les tests en circuit ouvert (CO) de la méthode SFRA ont identifié un défaut typique de court-circuit dans la phase A. Ce défaut peut se situer soit dans l’enroulement HT (Fig. 2), soit dans l’enroulement BT (Fig. 3).
Figure 2. Résultats des tests de circuit ouvert HT SFRA
Figure 3. Résultats des tests de circuit ouvert BT SFRA
Pour déterminer quel enroulement de la phase A comporte les courts-circuits, les méthodes de test SFRA ont été effectuées sur les trois phases (Fig. 4) et l’analyse a permis de détecter automatiquement la phase A défectueuse et d’identifier l’emplacement des courts-circuits dans l’enroulement H1 (Fig. 5).
Figure 4. Résultats de méthode SFRA
Figure 5. Fenêtre de l’analyseur de rapports superposée à la fenêtre de résultat
3. Synthèse
L’expérience de test sur site ci-dessus a démontré la valeur que peut fournir la méthode de test SFRA comme source d’informations complémentaire, en complément de l’état de l’enroulement. Il est donc possible de localiser plus facilement et plus rapidement l’enroulement défectueux et accélérer la prise des actions d’investigation à mener. De plus, ce test ne nécessite aucun investissement supplémentaire en dehors du testeur existant, et s’il est effectué en conjonction avec les tests SFRA standards, le temps de configuration du test, et son exécution, sera minime.
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