Description du problème
Cette histoire de cas concerne l'enquête sur une panne de transformateur de service public survenue dans une zone rurale entourée principalement de terres agricoles et d'espaces ouverts.. La panne s'est produite dans un endroit où les problèmes de qualité de l'énergie sont rares.
Figue. 1 montre un schéma unifilaire du système. Le transformateur en panne se trouvait à l'extrémité d'une ligne d'alimentation moyenne tension.. Le secondaire du transformateur a été configuré comme un 120/208 En, 3-phase, 4-système de fil. La charge était composée de trois utilisateurs finaux: un petit complexe d'appartements, une ferme laitière et un club-house de golf.
L'ingénieur a commencé son enquête en vérifiant les rapports faisant état de problèmes avec d'autres transformateurs connectés au même départ.. Cette recherche sur les pannes de transformateurs ruraux n’a rien donné, il a donc conclu que le problème était probablement lié aux charges secondaires. Sa prochaine étape consistait à interroger les utilisateurs finaux.
Le propriétaire de la ferme a déclaré que son équipement de transformation du lait était en marche lorsque le transformateur est tombé en panne.. Il a également déclaré que rien d'inhabituel ne s'était produit avant l'échec., et son équipement a continué à fonctionner normalement après le remplacement du transformateur.
Le gérant de l'appartement a rappelé que la situation était calme dans son établissement le soir de la panne.. Les habitants de son appartement étaient chez eux, préparer le dîner et regarder la télévision. Rien d'inhabituel ne s'était produit.
Le surintendant du terrain de golf a déclaré que le club avait sponsorisé un grand tournoi le jour où le transformateur est tombé en panne.. Le club avait loué plusieurs voiturettes de golf alimentées par batterie pour compléter sa flotte normale.. Les opérateurs ont branché le tout pour les recharger à la fin du tournoi.. Environ une heure après, un fusible a grillé dans le panneau de service principal du club-house.
Le surintendant a remplacé le fusible, et peu de temps après, le courant a été coupé – cette fois, Ferme laitière en raison d'un transformateur défectueux.
Mesures
L'ingénieur a demandé qu'une voiturette de golf soit installée pour le chargement, afin qu'il puisse enregistrer le spectre harmonique et la forme d'onde du courant du chargeur de batterie. Les résultats sont présentés dans la figure. 2 et la figure. 3.
Théorie et analyse
Les chargeurs de batterie sont invariablement des charges non linéaires qui génèrent des courants harmoniques, en raison de l'action de diodes ou d'autres semi-conducteurs qui convertissent le courant alternatif en courant continu. La forme d'onde illustrée à la Fig. 2 est typique d'un redresseur à diode couplé à un transformateur. Le Fluke 43B a montré la distorsion harmonique totale (THD) du courant du chargeur de la voiturette de golf à 37 %. Valeurs ci-dessus 20 % serait dangereusement élevé, étant donné la taille estimée de la charge du chargeur par rapport à la charge totale du transformateur.
Lorsque des courants harmoniques circulent dans un transformateur, le résultat est une chaleur supplémentaire dans les stratifications du noyau et des enroulements. Les pertes dues aux courants de Foucault à haute fréquence constituent la principale cause de cette chaleur supplémentaire.. Un échauffement harmonique supplémentaire est dû à l'effet cutané, où la section efficace d'un conducteur est réduite aux fréquences harmoniques élevées. La quantité de chauffage harmonique qu'un transformateur peut tolérer est inversement proportionnelle à la charge secondaire totale.. Un transformateur fortement chargé peut surchauffer et tomber en panne si une grande partie du courant de charge contient des harmoniques..
Dans le cas du transformateur rural, trois utilisateurs finaux ont contribué à la charge totale et les trois ont connu des charges de pointe en même temps. Le moment du fusible grillé et
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