Protection
Le relais de pression soudaine, fonction 63, déclenche un transformateur quand la pression interne monte brusquement, comme lors d’un défaut avec arc. C’est un appareil mécanique; l’essai utilise donc une source de pression plutôt qu’une injection électrique, puis éprouve les contacts et le circuit de déclenchement.
La fonction 63 dans la protection des transformateurs est le relais de pression soudaine, aussi appelé relais de hausse rapide de pression. Il est monté sur la cuve d’un transformateur de puissance à huile, soit dans l’espace gazeux au-dessus de l’huile, soit sous le niveau d’huile sur le côté de la cuve, et il réagit à la vitesse à laquelle la pression interne monte, non à son niveau. C’est un appareil mécanique doté d’un soufflet ou d’une membrane de détection, d’un petit orifice d’égalisation et d’un contact de commutation. Contrairement à un relais électrique, il ne prélève ni courant ni tension du réseau et ne s’éprouve donc pas par injection secondaire. L’essai sur le terrain vérifie que l’unité réagit à un changement rapide de pression, qu’elle ignore un changement lent, que ses contacts et son câblage sont en bon état, que le boîtier est étanche à l’humidité et que le contact commande le circuit de déclenchement ou d’alarme comme prévu.
Un défaut interne avec arc dans un transformateur vaporise l’huile en une fraction de cycle et crée une onde de pression capable de rompre la cuve, d’enflammer l’huile et d’étendre les dommages à l’équipement voisin. La protection électrique, comme les relais différentiels, peut voir le défaut, mais le relais de pression soudaine ajoute une méthode de détection indépendante et rapide qui réagit à l’effet physique du défaut, et il peut déceler des défauts qui modifient peu les courants aux bornes, comme un arc local à l’intérieur d’un enroulement. Une unité obstruée, grippée, corrodée ou raccordée à un circuit mort ne réagira pas au moment voulu, et l’humidité dans le boîtier peut causer des opérations intempestives ou des contacts défaillants. Comme l’appareil opère rarement, seuls des essais périodiques montrent s’il est encore vivant.
Le relais repose sur une différence de vitesse. Un défaut produit une hausse rapide de pression, et le soufflet ou la membrane du relais reçoit une force que son petit orifice d’égalisation ne peut relâcher à temps; l’élément sensible se déplace alors et actionne le contact. Les variations normales de pression, dues aux cycles de charge, à la température ambiante et à la dilatation thermique de l’huile, sont lentes, et l’orifice les évacue pour que les pressions de part et d’autre de l’élément demeurent égales et que le contact ne bouge pas. L’appareil est donc un détecteur de vitesse de montée : il est étalonné par rapport à une rampe de pression et non à un niveau de pression. Les versions pour espace gazeux et pour espace d’huile reposent sur la même idée, avec des différences de montage et d’agencement du volume interne, et les données du fabricant donnent la caractéristique de réponse de chaque modèle.
L’essai s’effectue le transformateur hors tension et isolé, et le circuit de déclenchement vers le disjoncteur ou le relais de verrouillage est bloqué ou les barrettes sont ouvertes afin que l’essai ne puisse pas déclencher d’équipement en service. On inspecte le relais pour déceler les fuites d’huile, un voyant brisé, un joint endommagé et de l’humidité dans le boîtier de bornes, et l’on vérifie le câblage : bornes serrées et propres, joints de conduit en bon état. Beaucoup de relais ont un raccord ou une vanne d’essai; une petite pompe manuelle ou une source de pression régulée, avec un manomètre, est raccordée pour appliquer un changement rapide de pression. La pression est appliquée assez vite pour représenter un défaut, et le contact est observé au moyen d’un vérificateur de continuité ou d’un indicateur pour confirmer qu’il opère et qu’il se rouvre ou peut être réarmé ensuite. Une application lente de pression confirme que l’orifice d’égalisation maintient le contact au repos. On vérifie l’isolation du contact et le circuit qu’il commande, puis l’on confirme l’indication de déclenchement ou d’alarme. Les barrettes bloquées sont remises en place et la remise en état est consignée.
Le relevé indique le type et l’emplacement du relais, son état à l’inspection, la façon dont la pression a été appliquée et l’instrument utilisé, si le contact a opéré lors d’un changement rapide et est resté au repos lors d’un changement lent, ainsi que la réponse du circuit d’alarme ou de déclenchement. On y note aussi les vérifications d’isolation ou de continuité du câblage, l’état des joints et des garnitures, toute réparation ou tout remplacement de pièces, les barrettes bloquées puis remises en place et l’état d’étalonnage du manomètre ou du vérificateur.
L’unité est jugée satisfaisante lorsqu’elle opère de façon fiable lors du changement rapide de pression que précise le fabricant, reste au repos lors d’un changement lent, se réarme comme prévu et commande correctement son circuit. Les résultats se comparent aux données de réponse du fabricant pour le modèle, aux essais antérieurs de la même unité et aux unités identiques de transformateurs jumeaux. Un contact qui colle, un soufflet qui fuit ou un boîtier qui laisse entrer l’humidité justifie la réparation ou le remplacement de l’appareil. ANSI/NETA ATS-2025 et ANSI/NETA MTS-2023 traitent le relais de pression soudaine avec les essais des relais de protection. Pour les valeurs et les tolérances, reportez-vous à votre propre exemplaire sous licence de ces normes et au manuel d’instructions du relais.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
C’est un appareil mécanique qui détecte la vitesse de montée de la pression de la cuve et ne prélève ni courant ni tension du réseau. L’essai utilise donc une source de pression maîtrisée et vérifie le contact et le câblage.
Les deux sont des protections mécaniques du transformateur, mais le relais Buchholz se place dans la tuyauterie vers le conservateur et réagit au gaz et à l’écoulement d’huile, alors que le relais de pression soudaine réagit à une hausse rapide de pression dans la cuve.
L’orifice laisse s’égaliser de part et d’autre de l’élément sensible les variations lentes de pression dues à la température et à la charge. Seule une hausse rapide, comme lors d’un défaut, le surmonte et déplace le contact.
Les problèmes courants sont l’humidité dans le boîtier de bornes, des bornes corrodées ou desserrées, un orifice obstrué, un soufflet collant et un câblage de déclenchement resté débranché après des travaux antérieurs. L’inspection et un essai de pression en révèlent la plupart.
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