Enroulement de transformateur immergé dans l'huile : aperçus techniques et caractéristiques de conception

Transformateur immergé dans l'huile Les enroulements sont des composants essentiels des systèmes de distribution d'énergie électrique. Conçus pour transférer efficacement l'énergie électrique, ils garantissent fiabilité et durabilité. Vous trouverez ci-dessous une analyse détaillée de leur structure, de leurs matériaux et de leurs principes de fonctionnement, établie à partir des normes industrielles et des spécifications techniques.

La température de la partie supérieure d'un transformateur immergé dans l'huile ne doit pas dépasser 95 °C, et généralement 85 °C. Le choix courant pour l'enroulement des transformateurs est un matériau isolant de classe A, dont la température maximale admissible est de 95 à 105 °C. En Chine, les spécifications de chauffage des transformateurs sont basées sur une température de fonctionnement standard de 40 °C. La température moyenne des gaz contenus dans l'enroulement est de 65 °C. L'élévation de température de l'huile supérieure par rapport aux gaz est précisément de 55 °C, ce qui signifie que l'enroulement contenant le noyau du transformateur est inclus dans l'élévation de température de l'huile, qui est de 10 °C.

Si la température du haut du transformateur est de 85 °C, la température des enroulements est de 95 °C. Si la température du haut est de 95 °C, la température des enroulements a atteint 105 °C, soit la température maximale admissible pour le matériau isolant des enroulements. Une température trop élevée accélère le vieillissement des matériaux isolants, la dégradation de l'huile du transformateur et réduit sa durée de vie. Transformateur de distributionet même entraîner des accidents de sécurité.

Transformateur à refroidissement par air avec système de circulation d'huile renforcé, température maximale de 75 °C, échauffement de 35 °C ; Transformateur à refroidissement par air avec système de circulation d'huile naturelle et protection contre la surchauffe, la température maximale ne doit généralement pas dépasser 85 °C, la température de chauffage ne doit pas dépasser 95 °C, et la température de fonctionnement ne doit pas dépasser 55 °C. Si une valeur limite dépasse les exigences en fonctionnement, il convient de le signaler immédiatement et de mettre en œuvre des mesures de limitation de charge.

1. Définition et fonction principale

Les enroulements des transformateurs immergés dans l'huile sont constitués de bobines de cuivre ou d'aluminium enroulées autour d'un noyau en acier au silicium feuilleté. Ces enroulements sont entièrement immergés dans une huile isolante qui assure à la fois l'isolation électrique et la gestion thermique. Ils transforment la haute tension d'entrée en basse tension de sortie (et inversement) par induction électromagnétique, permettant ainsi un transport d'énergie sûr sur les réseaux électriques.

2. Composition du matériau

Matériau conducteur :

Cuivre : Principalement utilisé pour les enroulements haute tension en raison de sa conductivité et de sa résistance mécanique supérieures. Les enroulements basse tension (≤ 500 kVA) adoptent souvent une structure cylindrique à double couche, tandis que les puissances plus importantes (≥ 630 kVA) utilisent des configurations à double ou quadruple hélice pour optimiser la distribution du courant.

Aluminium : Utilisé occasionnellement pour des applications sensibles aux coûts, bien que moins efficace que le cuivre.
Isolation :

Les matériaux à haute résistance (par exemple, les résines époxy, le papier à base de cellulose) isolent les enroulements du noyau et les uns des autres.

L'isolation multicouche empêche les courts-circuits en cas de contrainte thermique ou de déformation mécanique.

3. Conception structurelle

Agencement de l'enroulement :

Enroulement concentrique (cylindrique) : courant dans les transformateurs triphasés, où les enroulements basse tension sont placés à l'intérieur des enroulements haute tension pour minimiser le flux de fuite.

Enroulement en couches (hélicoïdal) : utilisé pour les applications à courant élevé, comportant des couches entrelacées pour réduire les pertes par courants de Foucault.

Intégration du refroidissement :

Les enroulements intègrent des conduits d'huile pour canaliser la dissipation de la chaleur par convection naturelle ou forcée.

Les réservoirs à mazout ondulés remplacent les conservateurs traditionnels, permettant la dilatation thermique de l'huile tout en maintenant un environnement étanche.

4. Optimisation des performances

Conception à faibles pertes :

Noyaux en alliage amorphe : réduisent les pertes par hystérésis et par courants de Foucault (par exemple, les transformateurs de la série S11-M atteignent des pertes inférieures de 30 % à celles des modèles plus anciens).

Groupe de connexion Dyn11 : Minimise la distorsion harmonique et améliore la qualité de l’alimentation en compensant les courants harmoniques de troisième ordre.

Résistance aux courts-circuits :

Les brides d'enroulement renforcées et les techniques d'enroulement en spirale améliorent la stabilité mécanique en cas de défaut.

Des diffuseurs à gel de silice et des relais Buchholz surveillent les anomalies d'humidité et de débit d'huile.

5. Application et maintenance

Scénarios de déploiement :

Postes de transformation industriels, réseaux électriques urbains et systèmes d'énergies renouvelables (par exemple, parcs éoliens).

Les puissances nominales varient de 50 kVA à 25 000 kVA, avec des tensions allant jusqu’à 35 kV.

Pratiques de maintenance :

Prélèvement régulier d'échantillons d'huile et analyse des gaz dissous (AGD) pour détecter la dégradation de l'isolation.

Imagerie thermique pour identifier les points chauds localisés dans les enroulements.

6. Innovations dans la technologie d'enroulement

Imprégnation sous vide : élimine les poches d’air pendant la fabrication, améliorant ainsi l’intégrité de l’isolation.

Surveillance intelligente : des capteurs compatibles avec l’Internet des objets (IoT) suivent en temps réel la température des enroulements et la dynamique de la charge.