Surveillance continue de l'état des transformateurs de puissance : traversées, enroulements, régleur en charge, refroidissement et isolation dans un seul système
Pour surveiller dans un seul système tout un transformateur de puissance — traversées, enroulements, régleur en charge, refroidissement, huile et isolation — et savoir quelle charge il peut supporter en sécurité à chaque instant, il faut un moniteur modulaire doté d'un modèle thermique et d'une capacité dynamique. L'E3 associe la CPU et l'alimentation à jusqu'à douze modules d'entrées, de sorties et de communication sur rail DIN, calcule le point chaud selon la CEI 60076-7 / IEEE C57 et, à partir de celui-ci, le temps restant et la charge maximale admissible, pilote le refroidissement et la tension, et regroupe les DGA et autres IED tiers sur une seule liaison SCADA en IEC 61850, DNP 3.0 ou Modbus. Il fonctionne de -40 °C à 80 °C.
Données clés de l'E3
- Architecture : CPU et alimentation universelle obligatoires plus jusqu'à 12 modules en toute combinaison — 12 entrées numériques, 8 sorties à contact inverseur, 6 entrées analogiques, E/S analogiques, fibre optique et multiport à huit ports — sur rail DIN de 35 mm.
- Traversées et décharges partielles : jusqu'à 12 capteurs sur les prises capacitives mesurent la capacité et le facteur de puissance de chaque traversée, avec auto-apprentissage ; le moniteur de décharges partielles de l'E3 acquiert 15 voies simultanées, avec deux seuils d'alarme en mV ou pC et jusqu'à 2 ans d'historique.
- Température d'enroulement : 4 sondes à fibre optique par module et jusqu'à 3 modules (12 sondes), de -30 à +200 °C avec une précision de ±2 °C ou 1 % de la pleine échelle.
- Modèle thermique et charge : point chaud selon la CEI 60076-7 / IEEE C57 avec pertes par prise et état du refroidissement ; capacité dynamique avec temps restant et charge maximale admissible, et calculs « what if » de charge pour une durée et de durée pour une charge.
- Refroidissement : refroidissement prédictif SMART et commande de plus de 4 étages discrets, ventilateurs à deux vitesses, pompes en parallèle avec répartition de l'usure et pilotage direct des variateurs.
- Régleur en charge et régulation de tension : courant et tension du moteur, compteur par prise, usure des contacts, Delta T et détection de pompage ; régulateur principal ou de secours avec compensation de chute de ligne et marche en parallèle par courant de circulation, maître-esclave, partage de VAR ou réactance inverse.
- Défauts et GIC : carte harmoniques et compteur de défauts avec nombre total de défauts, courant maximal et cumulé, THD et rapport d'harmoniques pairs et impairs ; les capteurs GIC s'installent sans mettre le transformateur hors tension.
- Enregistrement et communications : carte flash de 1 Go, par défaut un an à intervalles de 1 min avec jusqu'à 200 points par minute (jusqu'à 5 ans) et export CSV ; IEC 61850, DNP 3.0, Modbus et TCP/IP via RS-232, RS-485, Ethernet cuivre ou fibre et fibre série.
Solution de service complet
- Surveille tous les composants critiques du transformateur.
- Consolide les données et gère la communication avec les IED et les DGA tiers installés sur la machine.
- Fournit un point de communication unique pour les alarmes.
- Les services LIFESTREAM® vérifient que les unités sont correctement mises en œuvre et assurent la formation et l'assistance tout au long du cycle de vie du programme de gestion d'actifs.
Capacités de surveillance
| Thermique | Température d'huile supérieure, température d'enroulement, fibre optique, vieillissement de l'isolation |
| Traversées | Variation du facteur de puissance, variation de capacité, décharges partielles |
| Réseau électrique | Harmoniques, profil de charge, facteur de puissance de charge, niveau de tension |
| Défauts | Détection, comptage et cumul de l'amplitude des défauts |
| Noyau, bobines et DETC | DGA (gaz clé et multigaz), humidité, décharges partielles |
| Régleur en charge | Temps depuis le dernier passage au neutre, compteur de prises, usure des contacts, manœuvres excessives, défaillance moteur, échauffement des contacts, changement lent, respirateur |
| GIC | Courants continus dans le neutre et harmoniques |
| Refroidissement | Courant des ventilateurs et des pompes, perte d'alimentation, défaut de contacteur, déclenchement de disjoncteur, rendement, heures de fonctionnement |
| Huile et conservation | Niveau avec alarme, fuites, rupture de la membrane du conservateur, respirateur, pression d'azote |
| Système de contrôle | Résistance de l'armoire, perte d'alimentation auxiliaire, déclenchement de disjoncteur, porte laissée ouverte, hors automatique |
Fiabilité
Grâce aux données en ligne fondées sur l'état, l'utilisateur reçoit des alarmes dès l'apparition d'un problème, ce qui permet d'agir avant qu'il ne s'aggrave. 50 % des défaillances de traversée peuvent se terminer par un incendie ; les essais hors ligne sont réalisés tous les quelques années, alors que la surveillance en ligne est continue et s'effectue à la température normale de service et à la tension du réseau.
Le régleur en charge présente le taux de défaillance le plus élevé de tous les dispositifs du transformateur. L'E3 anticipe les problèmes d'entraînement ou de moteur en surveillant leur courant et leur tension, et alarme sur tout écart inattendu. Un compteur individuel est tenu pour chaque position de prise, avec l'historique complet des manœuvres.
Réduction des coûts de maintenance
Les analyses avancées filtrent les données d'état et identifient automatiquement ce qui exige une intervention, de sorte que les équipes d'exploitation et de maintenance résolvent les problèmes au lieu de collecter des données à la main. Les alarmes sont dirigées vers chaque responsable via plusieurs connexions SCADA et des notifications par courriel, et peuvent être regroupées en alarmes communes, majeures et mineures.
Les analyses de l'E3 comprennent la modélisation active de l'humidité, la modélisation thermique avancée — températures précises d'enroulement, vieillissement de l'isolation, rating dynamique, calculs « what if », modèle prédictif de température d'huile, rendement et santé du système de refroidissement — et la santé de l'isolation avec comptage des défauts.
Durée de vie et charge
Le rating dynamique indique le temps restant dans l'état actuel et la charge maximale que le transformateur peut supporter en toute sécurité compte tenu de la santé du refroidissement et des conditions ambiantes et d'exploitation, sans dépasser la limite thermique. Fondée sur le modèle prédictif de température d'huile, la fonction « what if » répond à deux questions : combien de temps le transformateur tient à une charge donnée avant de dépasser une limite, et quelle charge maximale il peut supporter pendant une durée déterminée.
Le refroidissement prédictif SMART enclenche le système plus tôt afin de réduire la perte de vie de l'isolation et de réserver de la capacité de surcharge pour plus tard dans la journée. La commande de refroidissement gère plus de quatre étages discrets, les ventilateurs à deux vitesses, les pompes en parallèle avec répartition automatique de l'usure et la commande directe des variateurs de vitesse.
Sécurité
- Surveillance en ligne avec connectivité SCADA, pour renforcer la connaissance de la situation des équipes entrant dans les postes.
- Analyses avancées garantissant que les équipes emportent le matériel et les pièces de rechange adéquats : moins de déplacements, moins d'exposition au risque.
- Interfaces utilisateur fournissant avertissements de sécurité, interprétations diagnostiques et conseils de dépannage.
Modules et architecture
Outre la CPU et l'alimentation, obligatoires dans toute configuration, l'E3 accepte jusqu'à douze modules. Le module multiport compte pour un seul, quel que soit le nombre de cartes installées.
| CPU et alimentation | Connexion par USB, ethernet cuivre ou fibre. Alimentation de 48 à 275 V CC et de 60 à 275 V CA à 50 ou 60 Hz |
| Entrées numériques | 12 par module, isolées à 2,5 kV CA pendant 60 s et impulsion de 5 kV, avec LED d'état |
| Sorties numériques | 8 contacts forme C par module, NO et NF, 6 A à 250 V CA / 6 A à 30 V CC |
| Entrées analogiques | 6 par module : 2 de courant CA, 2 RTD PT100 à 3 fils et 2 CC configurables en 0-1 mA, 4-20 mA ou 0-10 V CC |
| Entrées/sorties analogiques | Les précédentes plus 8 sorties de 4-20 mA, précision ±0,2 % de la plage |
| Fibre optique | Sondes de température pour mesure directe du point chaud d'enroulement |
| Multiport | Courant moteur du régleur, double CT, double PT100, entrée CA+, RS-232, RS-485, fibre optique série et analogique CC |
Spécifications techniques
| Montage | Rail DIN de 35 mm |
| Raccordement | Borniers numérotés amovibles |
| Température de service | -40 °C à 80 °C |
| Humidité | Jusqu'à 95 % sans condensation |
| Alimentation | CC de 48 à 275 V ; CA de 60 à 265 V eff., 47-63 Hz ; 50 W |
| Sortie CC | 24 V CC nominaux non régulés (18-32 V CC), 0,5 A |
| Entrée de puissance | 275 V CC / 265 V CA eff. maximum, IEC 60664 catégorie de surtension II |
| Entrées numériques | 125 V CC / 125 V CA eff. maximum, IEC 60664 catégorie I |
| Sorties numériques | 125 V CC / 250 V CA eff. maximum, IEC 60664 catégorie I |
| Entrée d'énergie moteur | 300 V CA eff. maximum, 47-63 Hz |
| Entrées de tension (VT) | 150 V CA eff. maximum, 47-63 Hz |
| Dimensions de module | 166,87 mm de haut ; 50,80 mm (2") ou 76,20 mm (3") de large ; 105,66 mm de profondeur |
| Contacts des sorties numériques | 6 A sous 250 V CA / 6 A sous 30 V CC ; 0,4 A résistif / 0,15 A inductif sous 125 V CC |
| Sondes à fibre optique | 4 par module, jusqu'à 3 modules (12 sondes) ; -30 à +200 °C ; ±2 °C ou 1 % de la pleine échelle |
| Enregistrement des données | Flash de 1 Go ; par défaut 1 an à intervalles de 1 min avec jusqu'à 200 points (jusqu'à 5 ans) ; CSV |
Questions fréquentes
Quelle charge le transformateur peut-il supporter, et pendant combien de temps ?
La capacité dynamique de l'E3 indique le temps restant dans l'état actuel avant de dépasser la limite thermique et la charge maximale admissible compte tenu de l'état du refroidissement et des conditions ambiantes et de service. Avec le modèle prédictif de température d'huile, les calculs « what if » indiquent combien de temps une charge donnée peut être tenue et quelle charge maximale est admissible pendant une durée déterminée.
Quelle quantité de données l'E3 enregistre-t-il ?
Une carte flash industrielle de 1 Go stocke les données à des intervalles définis par l'utilisateur : par défaut un an à intervalles de 1 minute avec jusqu'à 200 points de données par minute, et jusqu'à cinq ans, au format CSV, avec un historique des alarmes horodaté. L'horloge se synchronise par NTP, DNP ou Modbus.
Quels composants du transformateur l'E3 surveille-t-il ?
Traversées, enroulements, régleur en charge, système de refroidissement, huile et système de conservation, noyau et bobines, système de contrôle, défauts traversants et courants géomagnétiques induits.
S'intègre-t-il avec des équipements d'autres fabricants ?
Oui. Son architecture ouverte permet d'intégrer une large gamme de DGA multigaz et de moniteurs d'humidité tiers via une liaison série, qui préserve la précision de la mesure et donne accès à des informations diagnostiques supplémentaires.
Peut-il remplacer le régulateur de tension existant ?
L'E3 assure le contrôle de tension du transformateur et peut être configuré en contrôle primaire ou en secours d'un système déjà installé, ce qui réduit le nombre de dispositifs et de points de défaillance potentiels.
Comment consulte-t-on les données ?
Chaque équipement inclut un système logiciel avec ses propres pages web : rating dynamique, vue d'ensemble du transformateur, harmoniques, distorsion harmonique totale, contrôle de tension et températures, accessibles à distance à tout moment.
Qu'apporte DynamicMetrix® ?
Il agrège les données de plusieurs moniteurs dans une solution web unique de visualisation, conçue pour prioriser les décisions sur une flotte importante de transformateurs à partir de l'état actuel et historique de chaque actif.
Le Dynamic Ratings E3 est un équipement fabriqué par Dynamic Ratings et distribué par Amperis.
