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Pour obtenir le grade de
SpécialitéGénie Electrique
Arrêté ministériel
Présentée par
JeanThèse dirigée par Jean
Gilles ROSTAING
préparée au sein du Lab l'École DoctoraleThèse soutenue publiquement le
M. François BURET
M.M. Jean
Professeur ±
M. Gilles ROSTAIN
Ma±
2 150Résumé
Les transformateurs de puissance sont des éléments clés des systèmes électriques. Leurs défaillances
entraŠnent. L'Ġǀaluation rapide et prĠcise de dĠfauts internes des transformateurs est,
d'aide au diagnostic de défautse et la capitalisation d'edžpĠrience de l'edžpert. Les informations disponibles sur le
transformateur à étudier chacune d'elle. Pour améliorer la confiance en certaines de ces hypothèsesl'outilnouǀeaudž types d'essais ou de nouǀelles informations pouǀant ġtre discriminants dans un diagnostic,
Mots clés
Abstract
Power transformers are key
and accurate assess of transformer'sinternal faults is consequently a key issue for an efficient and safe service life. Such diagnosis is
hypothesis are proposed and according confidences are calculated. To improǀe those hypothesis' confidences the method willKeywords:
3 150Remerciements
judicieuses corrections.Sur le plan
MOUTIN, responsable du bureau d'Ġtudes de TSV, Mohamed BELMILOUD, directeur deTRANSFO
¾ Gilles ROSTAING, Jean
LECUYER ("
pour l'aspect u[}vv o ¾ Mladen BANOVIC, pour sa curiosité sur de nombreux domaines attenants au transformateur, ntelligentes d'analyse d'huile.¾ Jean'a initiĠ aux
En particulier
¾ T
rĠalisations m'ont inspirĠes͗ la Saǀoisienne d'Aidž-Bains, la C.E.M. du Haǀre, d'Alstom Saint-
4 150Sur le plan
¾ Pierre SANCHEZ, mon frère, pour ses relectures attentives, ses commentaires sympathiques, et¾ Aline PERROLLET pour sa présence
¾ Géraldi
quelques années, lorsque ce fut nécessaire. 5 150Table des matières
RESUME
ABSTRACT
REMERCIEMENTS
TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION GENERAL
OBJECTIFS DE LA THESE
LE CONTEXTE INDUSTRIE TSV
ORGANISATION DU DOCUM................................CHAPITRE 1
1.1. INTRODUCTION
1.2. LE ROLE DES TRANSFORM
1.2.1. Aspect fonctionnel
1.2.2. Types de transformateurs classiques
1.2.2.1. Transformateur de distribution et de puissance
1.2.2.2. Autotransformateur
1.2.2.3. Transformateur triphasé
1.2.3.
1.2.3.1. Le réseau électrique
1.2.3.2.
1.2.3.3. Le tr
1.2.3.4. La distribution électrique
1.2.3.5. Les applications industrielles
1.2.3.6. Ind
1.3. PRINCIPES ET CONSTRUC
1.3.1. Normes sur les transformateurs
1.3.2. Principes de fonctionnement
1.3.2.1. Princip
1.3.2.2. Schéma électrique équivalent
1.3.2.3. Diagrammes de Kapp
1.3.2.4. Tension de cour
1.3.2.5. Réglage
1.3.2.6. Couplage des enroulements................................
1.3.2.7. Bases
1.3.3. Technologies de construction de transformateurs de puissance
1.3.3.1. Aux origines
1.3.3.2. Gén
1.3.3.3. Enroulements
1.3.3.4. Circuit magnétique
1.3.3.5. Huile diélectri
1.3.3.6. Refroidissement
1.3.3.7. Régleur hors tension
1.3.3.8. Régleur en charge
1.3.3.9. Traversées isol
1.3.3.10. Conclusions
1.4. EXPLOITATION D'UN TRANSFORMATEUR
1.4.1. ................................
6 1501.4.2. Exploitation
1.4.3. Politique de maintenance
1.4.4. Vieillissement du parc
1.4.5. Fiabilité des transformateurs
1.4.6. Contrai
1.4.6.1. Définitions
1.4.6.2. Contraintes diélectriques et surtensions
1.4.6.3. Contraintes électrodynamiques et surintensités
1.4.6.4. Contraintes électriques
1.4.6.5. Contraintes thermiques
1.4.6.6. Contraintes électromagnétiques et courants de Foucault
1.4.6.7. Contraintes mécaniques
1.4.7. Réparation
1.4.8. Fin de vie................................
1.5. ROLES ET ENJEUX DU DI
1.5.1. Contexte
1.5.2. Acteurs du diagnostic de tran
1.6. CONCLUSION
CHAPITRE 2
2.1. INTRODUCTION
2.2. DEFAUTS RETENUS DANS
2.2.1.
2.2.2. Amorçage diélectrique entre spires
2.2.3. Court
2.2.4. Amorçage du
2.2.5. Décharges Partielles
2.2.6. Point chaud interne au transformateur
2.2.7. Coupure du circuit électrique
2.2.8. Déforma
2.3. INFORMATIONS FACTUELL 'EXPLOITANT ET L'EXPERT
2.3.1. Les informations factuelles permanentes
2.3.2. Les informations factuelles temporaires
2.3 Protections des transformateurs
2.3.2.2. Evénements extérieurs
2.3.2.3. Inspection visuelle et constatations externes
2.4. LES MESURES
2.4.1.
2.4.2. Interprétation des mesures................................
2.4.3. ................................
2.4.3.1.
2.4.3.2.
2.4.4. Essais électriques
2.4.4.1. Essais de réception
2.4.4.2. Rapport de tr................................
2.4.4.3.
2.4.4.4.
2.4.4.5. Tension de court
2.4.4.6. Courant magnétisant
2.4.4.7. Frequency Response Analysis (FRA)
2.4.4.8. Tenue à la tension nominale, à vide (Haute Tension)
7 1502.4.4.9. Décharges partielles (Haute Tension)
2.5. MONITORING & DIAGNOSTIC
2.6. CONCLUSION SUR LES IN
CHAPITRE'CHERCHES SUR LE DIAG
3.1. INTRODUCTION
3.2. DEMARCHE CLASSIQUE DE
3.3. ETUDE DE CAS
3.3.1. TSV et le diagnostic
3.3.2. Etude de cas
3.3.2.1. Observation
3.3.2.2. Informations disponibles................................
3.3.2.3. Diagnostic
3.3.2.4. Confirmation
3.3.2.5. Analyse
3.4. ETAT DE L'ART DES MESURES ET L,
3.4.1. Intelligence artificielle et diagnostic
3.4.1.1. Systèmes experts
3.4.1.2. Réseaux de neuron
3.4.2. Mesures et interprétations avancées
3.4.2.1. Facteur de dissipation (tangente delta)
3 Frequency Domain Spectroscopy (FDS)
3.4.2.3. Réponse acoustique des régleurs en charge
3.4.2.4.
3.5. ETAT DE L'ART DES METHODOLOGIE'ANALYSE GENERALE DES
3.5.1. Les normes et le diagnostic généraliste................................
3.5.2.
3.5.3. Une méthode générale auto
3.5.4. Health Index
3.6. CONCLUSION SUR L'ETAT DE L'ART DU DIAGNOSTIC DE
CHAPITRE 4͗'DIAGNOSTIC DE DEFAUT
4.1. INTRODUCTION
4.2. STRUCTURE DE L'OUTIL D'AIDE AU DIAGNOSTIC D
4.2.1. Quelques définitions
4.2.2.
4.2.3. Principe général
4.3. DES PROBLEMES A LA SO
4.3.1. Moyens à di
4.3.2. Quelques statistiques sur les cas expertisés retenus
4.3.3.
4.3.3.1. Une première formalisation des 28 cas expertisés
4.3.3.2. Les défauts
4.3.3.3. Les entrées
4.3.4. Seconde formalisation des expertises
4.3.4.1. Stockage dans une base de cas
4.3.4.2. Base de cas finale
4.3.5. Les méthodes exploitant la base
4.3.5.1. 1ère
4.3.5.2. 2nde
4.3.5.3. Conclusions sur les méthodes fondées sur la base de cas
8 1504.4. METHODE DE DIAGNOSTIC 'EXPERT,
4.4.1. Principe du diagnostic pour une itération
4 ................................
4.4.3.
4.4.4. Exemple
4.4.5. Choix des entrées complémentaires pour aller plus loin
4.4.5.1. Principe
4.4.5.2. Exemple
4.5. PERFORMANCES ET VALID'OUTIL
4.5.1. C
4.5.2. Méthodologie de test
4.5.3. Résultats
4.5.4. Analyse des résultats
4.5.5.
4.6. CONCLUSION SUR L'OUTIL D'AIDE AU DIAGNOSTIC
CONCLUSION
ANNEXE A : ENROULEME
ANNEXE B : CARACTERI'RMATEUR DE PUISSANCE
ANNEXE C : MESURES D
ANNEXE D : VIEILLISS
ANNEXE E : CHOIX INF
ANNEXE F : DETAIL DE
ANNEXE G
ANNEXE H : DETAIL DE'EES COMPLEMENTAIRES
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
BIBLIOGRAPHIE
9 150INTRODUCTION
10 150
O Les transformateurs sont des éléments de transmission de l'Ġnergieélectrique. Ce sont les maillons d'adaptation entre deudž rĠseaudž de tensions diffĠrentes.
sont généralementgrandeur de la perte d'edžploitation d'une centrale nuclĠaire franĕaise est de l'ordre d'un million
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