Les capteurs sont normalement placés à certaines positions d’enroulement où sont attendues les températures maximales ou les points chauds. Les positions exactes dépendent de la conception, de la géométrie, du refroidissement, de la répartition du courant, de l’isolation et de la conception thermique.
Dans les transformateurs immergés, les sondes sont couramment intégrées ou placées dans la structure des enroulements en fabrication, près de conducteurs ou de points chauds choisis. Dans les transformateurs secs, elles peuvent être placées à des positions choisies ou dans des structures accessibles selon la construction.
En mesure ponctuelle de température à fibre optique par fluorescence, une sonde mesure un point thermique défini ; la fibre transporte le signal de l’enroulement à l’instrument de surveillance. La position n’est jamais fixe ou universelle : le concepteur ou fabricant du transformateur la définit selon l’étude thermique et la structure des enroulements.
Où place-t-on généralement les capteurs à fibre optique dans les enroulements de transformateurs ?
Les positions courantes peuvent comprendre certaines zones de points chauds, des conducteurs présumés plus chauds, les régions supérieures potentiellement plus sévères dans certaines conceptions et des positions médianes ou basses nécessitant une vérification. Des capteurs peuvent aussi être placés dans les enroulements HT, BT ou des sections identifiées par calcul ou expérience.
Dans de nombreuses conceptions, les zones hautes peuvent compter en raison des interactions entre pertes, circulation d’huile et refroidissement. La position réelle du point chaud varie toutefois selon l’enroulement et le refroidissement. Aucune position unique ne convient à tous ; le placement doit suivre l’étude thermique précise plutôt qu’une règle générique.
Pourquoi placer généralement le capteur près d’un point chaud d’enroulement ?
La mesure directe fournit notamment la température physique réelle d’une région prévue comme point chaud plutôt qu’une estimation. Sa position dépend de la densité de courant, des pertes dans les conducteurs, des pertes supplémentaires, du refroidissement, de la circulation d’huile, de la géométrie et de l’isolation.
Le capteur doit donc représenter un point thermique pertinent, plutôt qu’un emplacement simplement facile d’accès. Choisir un point correspondant au comportement attendu rend la mesure utile à la surveillance des points chauds.
Les capteurs sont-ils toujours en haut de l’enroulement ?
Non. Le haut peut être important dans certaines conceptions, mais le point chaud n’y est pas universellement fixé. Sa position dépend du type d’enroulement, du débit d’huile, des canaux de refroidissement, des conducteurs, de la charge et du refroidissement du transformateur.
Certains fabricants placent donc des sondes à plusieurs hauteurs plutôt qu’un seul point en partie haute, afin d’observer la répartition thermique le long de l’enroulement plutôt que de la supposer.
Installer les capteurs dans l’enroulement HT, BT ou les deux ?
Cela dépend de la conception et de l’objectif. Le système peut couvrir l’enroulement HT, BT, les deux, certaines phases ou sections, selon le comportement calculé, le courant, la géométrie des conducteurs, le refroidissement, la puissance assignée et l’objectif.
Aucune règle générale ne rend toujours l’enroulement HT ou BT plus chaud : cela varie selon la conception. La décision doit suivre l’analyse thermique de l’appareil précis.
Pourquoi utiliser plusieurs positions de capteurs ?
Un seul point de température ne peut pas représenter l’état de tout un enroulement. Plusieurs points de mesure permettent de couvrir différentes phases, différentes hauteurs d’enroulement, des positions sur les enroulements HT et BT, plusieurs zones thermiques et les emplacements de points chauds identifiés lors de la conception du transformateur.
C’est la base de la surveillance multipoint, chaque sonde optique correspondant normalement à une voie sur le instrument multivoies de surveillance thermique, permettant d’observer plusieurs positions simultanément.
Positions habituelles des capteurs optiques dans un transformateur
| Zone de mesure | Intérêt possible de la surveillance | Critère de choix |
|---|---|---|
| Zone haute de l’enroulement | Zone potentiellement chaude dans certaines conceptions | Conception du refroidissement et des enroulements |
| Zone médiane de l’enroulement | Vérification du profil thermique | Géométrie des enroulements et circulation d’huile |
| Zone inférieure de l’enroulement | Surveillance de la répartition thermique | Parcours du refroidissement et structure des enroulements |
| Enroulement HT | Point électrique / thermique choisi | Conception thermique du transformateur |
| Enroulement BT | Point choisi de surveillance thermique | Courant et construction de l’enroulement |
| Différentes phases | Comparer le comportement thermique des phases | Agencement des phases du transformateur |
| Plusieurs sections d’enroulement | Obtenir une description thermique plus complète | Voies de surveillance disponibles |
Ce sont des emplacements possibles, pas des positions obligatoires pour tous les transformateurs.
Où placer l’extrémité de la sonde ?
L’extrémité doit généralement être proche du point choisi. Selon la conception, elle peut se trouver entre conducteurs et isolants, dans une entretoise ou un canal dédié, près d’un conducteur sélectionné ou dans un emplacement de mesure prévu dans l’enroulement.
Distances de montage, méthodes de pression et espacements d’isolation sont définis par le fabricant dans la conception des enroulements. La fibre quitte le point sensible par un parcours protégé adapté à la structure, détaillé dans le choix de la longueur de fibre d’un capteur de température.
Quand installe-t-on les sondes optiques dans les enroulements ?
Pour les enroulements de transformateurs immergés dans l’huile, les sondes sont généralement intégrées pendant la fabrication du transformateur ou l’assemblage de l’enroulement. Une fois l’enroulement terminé, l’isolation assemblée et la cuve fermée, l’accès à l’intérieur de l’enroulement devient extrêmement limité.
Les positions et parcours des fibres sont donc normalement prévus en conception et fabrication, plutôt que décidés ultérieurement sur site.
Peut-on ajouter des capteurs optiques à un transformateur existant ?
Cela dépend de la grandeur recherchée. Pour mesurer la température interne des enroulements, on ne peut généralement pas simplement ajouter des capteurs à un transformateur immergé déjà terminé : leur placement nécessite un accès physique à la structure des enroulements pendant l’assemblage.
La modernisation de la surveillance d’un transformateur peut, en revanche, couvrir les températures accessibles, notamment celle de l’huile en partie haute ou d’autres points de l’équipement. Cette surveillance de points accessibles ne doit pas être confondue avec la mesure intégrée à l’intérieur des enroulements, prévue dès la fabrication.
Placement des capteurs dans les transformateurs immergés
Dans les transformateurs immergés dans l’huile, la sonde doit être placée aux emplacements choisis lors de la conception thermique, en tenant compte des canaux de refroidissement des enroulements et de la circulation d’huile. La fibre optique rejoint ensuite une traversée de transformateur adaptée, puis l’instrument de surveillance externe.
Cette méthode de mesure directe de température des enroulements est détaillée dans la mesure de température des enroulements de transformateurs, et l’application générale figure sur la surveillance thermique des transformateurs .
Placement des capteurs dans les transformateurs secs
Le placement diffère entre transformateurs secs et immergés. Selon la structure, les sondes peuvent se trouver sur un enroulement de phase, à la surface d’une bobine, dans une zone interne, sur un conducteur ou une section choisis, ou près du régulateur de température.
Les sondes à fibre optique peuvent être placées à des emplacements sélectionnés dans les enroulements lorsque la mesure optique directe, l’isolation électrique ou la résistance aux perturbations électromagnétiques sont utiles. Les capteurs PT100 sont couramment utilisés dans les systèmes de régulation thermique des transformateurs secs. La fibre optique peut être envisagée lorsqu’une mesure optique directe, une isolation électrique ou des conditions particulières de mesure haute tension l’exigent.
Combien de capteurs optiques faut-il dans les enroulements ?
Le nombre de capteurs requis dépend du nombre de phases et d’enroulements surveillés, des hauteurs d’enroulement à examiner, de l’objectif de surveillance, des dimensions du transformateur, de sa conception thermique et des voies de mesure disponibles.
Les systèmes optiques pour transformateurs immergés utilisent souvent 6, 8, 9, 12 ou 16 voies ; ceux des transformateurs secs emploient couramment 3, 4, 6 ou 7 voies. Ce sont des configurations habituelles, pas des nombres de sondes obligatoires : la quantité réelle doit suivre les points définis pour le transformateur précis.
Chaque capteur nécessite-t-il sa propre voie ?
Oui. Dans un système de surveillance ponctuelle de température à fibre optique, chaque sonde active utilise normalement une voie de mesure. Par exemple, six points sélectionnés dans les enroulements nécessitent six voies de mesure actives sur l’instrument de surveillance.
Si une extension est prévue, un instrument de capacité supérieure peut être choisi dès le départ. La planification est détaillée dans le nombre de voies nécessaire à la surveillance thermique optique.
Comment la conception du transformateur influence-t-elle le placement ?
Le positionnement des capteurs dépend directement de plusieurs aspects de la conception du transformateur, notamment :
- Géométrie des enroulements
- Enroulements en disques, couches ou feuillards
- Canaux de refroidissement et sens du débit d’huile
- Conception de l’isolation
- Agencement des conducteurs
- Position de l’enroulement HT / BT
- Disposition des phases
- Répartition thermique prévue
Le positionnement des capteurs doit suivre la conception thermique du transformateur, plutôt qu’un schéma générique appliqué à tous les appareils.
Température directe et estimée des enroulements
| Méthode | Grandeur représentée | Usage courant |
|---|---|---|
| Capteur optique intégré | Température réelle au point physique choisi d’enroulement | Surveillance directe de température des enroulements |
| Indicateur de température d’enroulement | Température calculée / simulée selon l’huile et la charge, en fonction du système | Surveillance classique des transformateurs |
| Méthode par résistance | Température moyenne de l’enroulement | Essais de transformateurs |
| Capteur de température d’huile | Température d’huile du transformateur | Surveillance thermique de l’huile |
La sonde à fibre optique mesure la température au point sensible exact qui a été choisi. Elle ne représente pas la température moyenne de tout l’enroulement et ne fournit pas automatiquement le maximum de température en chaque emplacement.
Qu’est-ce qu’un bon point de mesure d’enroulement ?
Un bon point de mesure thermique doit représenter une position importante de l’enroulement et correspondre à l’analyse thermique du transformateur ou à l’expérience de conception. Il doit permettre l’intégration mécanique du capteur et un cheminement protégé de la fibre, tout en fournissant des températures utiles à la surveillance continue.
Limites de positionnement et de couverture
1. Supposer que tous les transformateurs ont le même point chaud. Sa position varie selon les enroulements et le refroidissement ; elle ne doit pas être copiée d’un autre projet.
2. Placer le capteur uniquement au point le plus facile à installer. Un point pratique n’est pas toujours thermiquement pertinent.
3. Utiliser un point pour représenter tous les enroulements et phases. Un seul capteur ne décrit pas tout le transformateur.
4. Choisir les positions des sondes sans tenir compte du cheminement de la fibre. Le point de mesure doit aussi permettre un trajet réalisable et protégé jusqu’à la traversée.
5. Choisir la quantité de capteurs avant de définir les points d’enroulement nécessaires. Le nombre de voies suit le plan, et non l’inverse.
Quelles informations faut-il avant de choisir les positions ?
- Type de transformateur
- Immergé dans l’huile ou sec
- Caractéristiques nominales du transformateur
- Nombre de phases
- Structure des enroulements HT / BT
- Construction des enroulements
- Région prévue du point chaud
- Nombre de points de mesure
- Hauteurs de mesure
- Quantité de sondes
- Cheminement des fibres
- Longueur de fibre
- Emplacement de la traversée
- Emplacement de l’instrument de surveillance
- Nombre de voies nécessaire
- Sortie de communication nécessaire