IEC 60076-7:2005

NORME CEI
INTERNATIONALE 60076-7
Première édition
2005-12
Transformateurs de puissance –
Partie 7:
Guide de charge pour transformateurs
immergés dans l’huile
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NORME CEI
INTERNATIONALE 60076-7
Première édition
2005-11
Transformateurs de puissance –
Partie 7:
Guide de charge pour transformateurs
immergés dans l’huile
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– 2 – 60076-7  CEI:2005
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.6

INTRODUCTION.10

1 Domaine d’application .12

2 Références normatives.12

3 Définitions .12

4 Symboles et abréviations.16

5 Effet d'un régime de charge au-delà des caractéristiques de la plaque signalétique .20
5.1 Introduction .20
5.2 Conséquences générales .22
5.3 Effets et risques d'un régime de charge de secours de courte durée .22
5.4 Effets du chargement d'urgence de longue durée .24
5.5 Taille du transformateur .26
5.6 Papier d'isolation à performances thermiques améliorées ou non .26
6 Vitesse de vieillissement relatif et durée de vie de l’isolation du transformateur .30
6.1 Généralités.30
6.2 Vitesse de vieillissement relatif .30
6.3 Calcul de perte de la vie.32
6.4 Durée de vie de l'isolation .32
7 Limites .32
7.1 Limitations de courant et de température.32
7.2 Limitations spécifiques pour les transformateurs de distribution .34
7.3 Limitations spécifiques pour les transformateurs de moyenne puissance.36
7.4 Limitations spécifiques pour les transformateurs de grande puissance .38
8 Détermination des températures.40
8.1 Echauffement du point-chaud en régime permanent .40
8.2 Températures de l'huile à la partie supérieure et température du point-chaud
pour des conditions variables de température ambiante et de régime de charge.52
8.3 Température ambiante .62
9 Influence des changeurs de prises .64
9.1 Généralités.64
9.2 Pertes en charge.66

9.3 Rapport des pertes.66
9.4 Facteur de charge .66

Annexe A (informative) Calcul de la constante de temps de l’huile et de l’enroulement .68
Annexe B (informative) Exemple pratique de la méthode d’équations exponentielle .72
Annexe C (informative) Illustration de la méthode de solution des équations
différentielles .82
Annexe D (informative) Organigramme, fondé sur l’exemple de l’annexe B.100
Annexe E (informative) Exemple de calcul et de présentation des données de surcharge .104

Bibliographie.112

– 4 – 60076-7  CEI:2005
Figure 1 – Vieillissement accéléré en tube scellé dans de l’huile minérale à 150°C.28

Figure 2 – Diagramme thermique .42

Figure 3 – Echauffement local au-dessus de la température de l'air dans un

enroulement de 120 kV avec un facteur de charge de 1,6 .44

Figure 4 – Echauffement local au-dessus de la température de l'air dans un

enroulement de 410 kV avec un facteur de charge de 1,6 .46

Figure 5 – Deux sondes à fibres optiques installées dans une cale avant que la cale

ait été installée dans l'enroulement de 120 kV .46

Figure 6 – Enroulement refroidi par une circulation en zigzag où la distance entre

toutes les sections est la même et l’écran de circulation du fluide est installé dans
l’espace entre sections .50
Figure 7 – Vue de dessus de la section d'un enroulement rectangulaire avec
"disposition de canaux de refroidissement réduits" sous les culasses. .50
Figure 8 – Réponses en température aux variations en échelons du courant de charge.54
Figure 9 –La fonction f (t) associée aux valeurs données au tableau 5 .58
Figure 10 – Représentation du schéma bloc fonctionnel des équations différentielles .60
Figure 11 – Principe des pertes en fonction de la position de prise .66
Figure B.1 – Courbes comparatives des réponses en température du point chaud aux
variations en échelons du courant de charge .78
Figure B.2 – Courbes comparatives des réponses en température de l’huile supérieure
aux variations en échelons du courant de charge.78
Figure C.1 – Exemple de données d’entrée tracées .92
Figure C.2 – Données de sortie tracées pour l’exemple .98
Figure E.1 – Gros transformateurs de puissance OF: charges admissibles pour une
perte de la vie normale .110

Tableau 1 – Durée de vie du papier sous diverses conditions .28
Tableau 2 – Vitesse de vieillissement relatif due à la température du point-chaud .30
Tableau 3 – Durée de vie normale d'un système d'isolation à performance thermique
améliorée exempte d'oxygène et bien sec à la température de référence de 110 °C .32
Tableau 4 – Limites de courant et de température applicables aux charges au-delà
des caractéristiques de la plaque signalétique .34
Tableau 5 – Caractéristiques thermiques recommandées pour les équations
exponentielles.58
Tableau 6 – Correction concernant l’augmentation de la température ambiante due à

l’enceinte .64
Tableau B.1 – Périodes de charge du transformateur de 250 MVA.72
Tableau B.2 – Températures à la fin de chaque étape de charge.80
Tableau C.1 – Exemple de données d’entrée .90
Tableau C.2 – Exemple de données de sortie .96
Tableau E.1 – Caractéristiques d’exemple liées à la possibilité de charge des
transformateurs .104
Tableau E.2 – Exemple de tableau présentant les charges admissibles et la perte de
la vie quotidienne correspondante (en jours "normaux), et l’échauffement maximal du
point-chaud au cours du cycle de charge .108

– 6 – 60076-7  CEI:2005
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

____________
TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE –

Partie 7: Guide de charge pour transformateurs

immergés dans l’huile
AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes
internationales, des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au
public (PAS) et des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des
comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent
également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale,
...

IEC 60076-7
Edition 1.0 2005-12
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Power transformers –
Part 7: Loading guide for oil-immersed power transformers

Transformateurs de puissance –
Partie 7: Guide de charge pour transformateurs immergés dans l'huile

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Part 7: Loading guide for oil-immersed power transformers

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Partie 7: Guide de charge pour transformateurs immergés dans l'huile

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ELECTROTECHNIQUE
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60076-7  IEC:2005 – 3 – – 2 – 60076-7 © IEC:2005

CONTENTS
FOREWORD.4

INTRODUCTION.6

1 Scope.7

2 Normative references .7

3 Definitions .7

4 Symbols and abbreviations.9

5 Effect of loading beyond nameplate rating .11
5.1 Introduction .11
5.2 General consequences.12
5.3 Effects and hazards of short-time emergency loading.12
5.4 Effects of long-time emergency loading .13
5.5 Transformer size .14
5.6 Non-thermally and thermally upgraded insulation paper .14
6 Relative ageing rate and transformer insulation life .16
6.1 General .16
6.2 Relative ageing rate .16
6.3 Loss-of-life calculation.17
6.4 Insulation life.17
7 Limitations.17
7.1 Current and temperature limitations.17
7.2 Specific limitations for distribution transformers.18
7.3 Specific limitations for medium-power transformers .19
7.4 Specific limitations for large power transformers.20
8 Determination of temperatures .21
8.1 Hot-spot temperature rise in steady state .21
8.2 Top-oil and hot-spot temperatures at varying ambient temperature and load
conditions.27
8.3 Ambient temperature .32
9 Influence of tap changers .33
9.1 General .33
9.2 Short-circuit losses.34

9.3 Ratio of losses .34
9.4 Load factor .34

Annex A (informative) Calculation of winding and oil time constant .35
Annex B (informative) Practical example of the exponential equations method.37
Annex C (informative) Illustration of the differential equations solution method .42
Annex D (informative) Flowchart, based on the example in annex B .51
Annex E (informative) Example of calculating and presenting overload data .53

Bibliography.57

60076-7 © IEC:200560076-7  IEC:2005 – 5 – – 3 –

Figure 1 – Sealed tube accelerated ageing in mineral oil at 150 °C.15

Figure 2 – Thermal diagram .22

Figure 3 – Local temperature rises above air temperature in a 120 kV winding at a load

factor of 1,6 .23

Figure 4 – Local temperature rises above air temperature in a 410 kV winding at a load

factor of 1,6 .24

Figure 5 – Two fibre optic sensors installed in a spacer before the spacer was installed

in the 120 kV winding.24

Figure 6 – Zigzag-cooled winding where the distance between all sections is the same
and the flow-directing washer is installed in the space between sections .26
Figure 7 – Top view section of a rectangular winding with "collapsed cooling duct
arrangement" under the yokes .26
Figure 8 – Temperature responses to step changes in the load current.28
Figure 9 – The function f (t) generated by the values given in Table 5 .30
Figure 10 – Block diagram representation of the differential equations.31
Figure 11 – Principle of losses as a function of the tap position .34
Figure B.1 – Hot-spot temperature response to step changes in the load current .40
Figure B.2 – Top-oil temperature response to step changes in the load current .40
Figure C.1 – Plotted input data for the example .47
Figure C.2 – Plotted output data for the example .50
Figure E.1 – OF large power transformers: permissible duties for normal loss of life.56

Table 1 – Life of paper under various conditions .15
Table 2 – Relative ageing rates due to hot-spot temperature .16
Table 3 – Normal insulation life of a well-dried, oxygen-free thermally upgraded insulation
system at the reference temperature of 110 °C .17
Table 4 – Current and temperature limits applicable to loading beyond nameplate rating .18
Table 5 – Recommended thermal characteristics for exponential equations .30
Table 6 – Correction for increase in ambient temperature due to enclosure .33
Table B.1 – Load steps of the 250 MVA transformer .37

Table B.2 – Temperatures at the end of each load step .41
Table C.1 – Input data for example .46
Table C.2 – Output data for the example.49
Table E.1 – Example characteristics related to the loadability of transformers .53
Table E.2 – An example table with the permissible duties and corresponding daily loss of
life (in "normal" days), and maximum hot-spot temperature rise during the load cycle.55

60076-7  IEC:2005 – 7 – – 4 – 60076-7 © IEC:2005

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

____________
POWER TRANSFORMERS –
Part 7: Loading guide for oil-immersed power transformers

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any
...