Comment fonctionne un transformateur immergé dans l'huile ?

Un transformateur immergé dans l'huile est un transformateur ayant de bonnes performances d'isolation. Il utilise de l'huile isolante comme fluide, a des performances stables et un bon effet de refroidissement. Par rapport aux transformateurs à sec, les transformateurs à bain d'huile présentent de nombreux avantages. Ils sont non seulement économes en énergie et respectueux de l'environnement, mais ils ont également d'excellentes performances en matière de dissipation de la chaleur et d'isolation. Ils conviennent à une grande variété d'applications et un bon entretien permet d'augmenter considérablement leur durée de vie.

Qu'est-ce qu'un transformateur immergé dans l'huile ?

Définition de base：

Un transformateur immergé dans l'huile est un type de transformateur de puissance qui utilise de l'huile isolante comme moyen de refroidissement et d'isolation. Il se compose principalement d'enroulements, d'un noyau de fer, d'un réservoir d'huile et d'huile isolante. Les enroulements convertissent la tension, le noyau de fer guide le flux magnétique et l'huile assure à la fois la dissipation de la chaleur et la protection de l'isolation.

Par rapport aux transformateurs de type sec, les transformateurs immergés dans l'huile offrent des avantages significatifs en termes de dissipation de la chaleur et de capacité de charge, ce qui permet un fonctionnement sûr et à long terme dans les systèmes à moyenne et haute tension. C'est pourquoi les transformateurs immergés dans l'huile sont le choix le plus courant pour le transport d'électricité, la production industrielle d'électricité et les infrastructures à grande échelle.

Comment fonctionne un transformateur immergé dans l'huile ?

La tension d'entrée AC est appliquée à l'enroulement primaire.

Un flux magnétique est créé dans le noyau, induisant une tension dans l'enroulement secondaire.

La chaleur provenant des pertes électriques (perte de cuivre + perte du noyau) est absorbée par l'huile.

L'huile chauffée monte et transfère la chaleur aux parois du réservoir ou aux radiateurs, où elle se refroidit et redescend, assurant ainsi une circulation continue.

L'huile isole également les pièces sous tension, évitant ainsi les pannes électriques.

Fonction des transformateurs immergés dans l'huile isolante

L'huile isolante est un composant essentiel des transformateurs immergés dans l'huile. L'huile isolante minérale est généralement utilisée, mais des huiles synthétiques ou biologiques respectueuses de l'environnement sont également disponibles. Ses principales fonctions sont les suivantes

• Protection de l'isolation : Empêche la formation d'arcs ou de décharges partielles entre les enroulements ou entre les enroulements et le noyau de fer.
• Dissipation de la chaleur : Absorbe la chaleur générée pendant le fonctionnement et la rejette dans l'environnement par l'intermédiaire du réservoir d'huile et du radiateur.
• Suppression des arcs électriques : En cas de surcharge ou de court-circuit, l'huile isolante ralentit l'apparition et la propagation des arcs électriques. Prolongation de la durée de vie de l'équipement : La qualité stable de l'huile réduit le vieillissement de l'isolation des enroulements et augmente la durée de vie globale du transformateur.

Caractéristiques structurelles des transformateurs immergés dans l'huile：

Les transformateurs immergés dans l'huile se composent généralement des structures principales suivantes :

• Enroulements : Enroulements haute et basse tension, utilisant des conducteurs en cuivre ou en aluminium selon les exigences de la conception.
• Noyau : Fabriqué à partir de feuilles d'acier au silicium laminées, il offre des caractéristiques de faible perte et de faible bruit.
• Réservoir d'huile : Scellé pour contenir l'huile isolante et empêcher la pénétration de l'air et de l'humidité.
• Radiateur : Il assure un refroidissement par convection naturelle ou par air forcé pour garantir la stabilité de la température de l'huile.
• Dispositifs de protection : Ils comprennent une soupape de décharge, un interrupteur de contrôle de la température et une jauge de niveau d'huile pour garantir un fonctionnement sûr.

Principe de fonctionnement des transformateurs immergés dans l'huile

Les transformateurs immergés dans l'huile fonctionnent selon le principe de l'induction électromagnétique : Lorsque l'enroulement d'entrée est alimenté, un champ magnétique alternatif est généré, créant un flux magnétique à l'intérieur du noyau. Ce flux est ensuite induit dans l'enroulement de sortie pour générer la tension souhaitée.

Mécanisme d'induction électromagnétique :

Lorsque l'enroulement haute tension est connecté à une source d'énergie, un champ magnétique alternatif est généré à l'intérieur du noyau.

Le flux magnétique traverse le noyau, induisant une force électromotrice dans l'enroulement basse tension. Conversion de puissance : La puissance haute tension est transmise au côté basse tension, ou vice versa, ce qui permet d'élever ou de réduire la tension.

Refroidissement par huile isolante : L'huile absorbe la chaleur des enroulements et du noyau, la transfère au dissipateur thermique par convection naturelle ou circulation forcée, puis la libère dans l'air.

Principe de circulation de l'huile：

Il existe deux méthodes principales de refroidissement pour les transformateurs immergés dans l'huile :

• Convection naturelle (ONAN) : Ce système s'appuie sur la différence de densité de l'huile pour créer une circulation naturelle, sans nécessiter d'énergie supplémentaire.
• Circulation forcée de l'huile (OFAF/OFWF) : Ce système utilise une pompe à huile ou un ventilateur pour accélérer le flux d'huile, ce qui améliore l'efficacité du refroidissement et convient aux environnements à forte charge ou à haute température.

Cette méthode de refroidissement garantit non seulement un fonctionnement stable du transformateur dans des conditions de charge élevée à long terme, mais réduit également le vieillissement de l'isolation causé par une surchauffe localisée des enroulements.

Capacités et niveaux de tension courants des transformateurs immergés dans l'huile

Les transformateurs immergés dans l'huile sont disponibles dans une grande variété de capacités et de niveaux de tension, ce qui vous permet de sélectionner le modèle adapté à votre application.

Plages de capacités communes :

• Petits transformateurs : 100-500 kVA, principalement utilisés dans les bâtiments commerciaux ou les petites entreprises industrielles.
• Transformateurs moyens : 500 kVA-5 MVA, adaptés aux usines de taille moyenne à grande et aux réseaux de distribution.
• Grands transformateurs : 5-100 MVA, principalement utilisés pour la transmission de l'ossature du réseau électrique et les infrastructures à grande échelle.

Classification du niveau de tension :

Cette conception à plusieurs niveaux de tension rend les transformateurs immergés dans l'huile flexibles et adaptables à différents scénarios.

Le rôle des transformateurs immergés dans l'huile

Les fonctions essentielles des transformateurs immergés dans l'huile se reflètent dans trois domaines : la conversion de la tension, la distribution de la charge et la stabilité du réseau.

• Conversion de tension

Les transformateurs immergés dans l'huile convertissent l'électricité haute tension en électricité basse tension pour répondre aux besoins en électricité des industries et des particuliers. Par exemple, l'électricité haute tension de 110 kV provenant du réseau électrique est abaissée à 10 kV par un transformateur, puis à 0,4 kV par un transformateur de distribution pour les entreprises.

• Répartition de la charge

Dans le système de distribution d'électricité, les transformateurs immergés dans l'huile sont chargés de distribuer l'électricité aux différentes charges, assurant ainsi une alimentation électrique stable à tous les maillons de la chaîne de consommation.

• Stabilité du réseau

En régulant la tension de sortie, les transformateurs immergés dans l'huile peuvent amortir les fluctuations du réseau, prévenir les dommages causés aux équipements par les chutes ou les pointes de tension et améliorer la fiabilité du système.

Avantages des transformateurs immergés dans l'huile

• Excellente dissipation de la chaleur

L'huile absorbe efficacement la chaleur. Associée à un radiateur et à un système de circulation, elle peut rapidement dissiper la chaleur générée par des charges élevées, évitant ainsi une surchauffe locale. Des performances d'isolation fiables

Le diélectrique à base d'huile fournit non seulement une excellente isolation mais supprime également les décharges partielles, prolongeant ainsi la durée de vie du bobinage.

• Grande capacité et forte stabilité

Par rapport aux transformateurs de type sec, les transformateurs immergés dans l'huile peuvent supporter une puissance plus élevée et maintenir une tension de sortie stable, même pendant de longues périodes de fonctionnement continu.

• Forte capacité d'adaptation à l'environnement

Les transformateurs immergés dans l'huile peuvent être utilisés à l'intérieur ou à l'extérieur, s'adapter à des environnements chauds, humides ou froids et résister aux intempéries.

• Economique

Bien que l'investissement initial soit légèrement plus élevé, leur longue durée de vie et leurs cycles d'entretien raisonnables se traduisent par de faibles coûts d'exploitation à long terme, offrant ainsi un excellent rapport qualité-prix.

Domaines d'application des transformateurs à bain d'huile

Les transformateurs immergés dans l'huile sont largement utilisés dans les réseaux électriques et les secteurs industriels du monde entier. Les principaux marchés sont les suivants

• Systèmes d'alimentation

Transformateurs principaux dans les sous-stations du réseau électrique et transformateurs de dérivation dans les réseaux de distribution

Réduction et distribution de la tension pour les lignes de transmission à haute tension

• Entreprises industrielles

Consommation d'énergie industrielle à forte charge dans les aciéries, les mines et les fonderies d'aluminium

Grandes usines chimiques, usines de fabrication de machines et autres entreprises industrielles

• Infrastructure

Grands bâtiments commerciaux et centres commerciaux

Systèmes d'alimentation électrique pour les aéroports, les métros, les chemins de fer et les transports ferroviaires urbains

• Nouveaux secteurs énergétiques

Conversion de tension et connexion au réseau pour les centrales photovoltaïques et éoliennes

Transformateurs pour systèmes de stockage d'énergie

Différences entre les transformateurs immergés dans l'huile et les transformateurs à sec

Les transformateurs immergés dans l'huile conviennent aux applications à forte capacité et à forte charge, tandis que les transformateurs à sec sont adaptés aux bâtiments de petite et moyenne taille ou aux lieux où les exigences de sécurité sont élevées.

Recommandations pour l'entretien des transformateurs immergés dans l'huile

• Contrôle régulier de la qualité de l'huile

La stabilité des performances de l'huile est assurée par l'analyse chromatographique, l'analyse de l'indice d'acidité et le contrôle de la teneur en eau. La détérioration de la qualité de l'huile peut entraîner une défaillance de l'isolation du bobinage.

• Entretien du système de refroidissement

Nettoyez régulièrement le radiateur et les conduits d'air pour assurer une bonne circulation de l'huile. Pour les systèmes de circulation forcée de l'huile, vérifiez l'état de fonctionnement de la pompe et du ventilateur.

• Contrôle de la température et de la charge

Installer des capteurs de température pour surveiller les températures du bobinage et de l'huile afin de prévenir la dégradation de l'isolation causée par le fonctionnement en surcharge.

• Inspection de l'étanchéité

L'étanchéité du réservoir d'huile est directement liée au risque de contamination et de fuite d'huile. Vérifiez régulièrement l'intégrité des joints et des soupapes de pression.

• Inspection du bobinage et de l'isolation

Effectuer des tests de rapport, de résistance d'isolation et de décharge partielle pour garantir l'intégrité de l'isolation interne du transformateur et réduire les taux de défaillance.

FAQ sur les transformateurs immergés dans l'huile

Q1 : Les transformateurs immergés dans l'huile sont-ils sûrs ? Sont-ils sujets à des fuites d'huile ou à des incendies ?

R1 : les transformateurs immergés dans l'huile fonctionnent de manière sûre et fiable s'ils sont installés conformément aux spécifications et entretenus régulièrement. Cependant, l'huile est un fluide inflammable, ce qui nécessite des dispositifs d'isolation et de surveillance en cas d'incendie.

Q2 : Leur fonctionnement et leur entretien sont-ils complexes ?

A2 : Ils sont légèrement plus complexes que les transformateurs à sec, car ils nécessitent des contrôles réguliers de la qualité de l'huile, de la température et des joints. Toutefois, le processus de maintenance global est bien rodé et les exigences techniques peuvent être maîtrisées grâce à la formation.

Q3 : Quel est le niveau de bruit ?

A3 : En raison de l'effet d'absorption des vibrations de l'huile, les transformateurs immergés dans l'huile fonctionnent plus silencieusement que les transformateurs de type sec, ce qui les rend adaptés aux emplacements extérieurs et industriels.

Q4 : Quelle est leur durée de vie typique ?

A4 : Avec un fonctionnement et un entretien normaux, ils peuvent durer de 25 à 30 ans, et les produits de haute qualité peuvent même dépasser 35 ans.

Q5 : Où peut-on les installer ?

A5 : Ils peuvent être installés à l'intérieur ou à l'extérieur et conviennent à la distribution à haute tension, aux entreprises industrielles et à l'alimentation électrique d'infrastructures à grande échelle.

Q6 : Quelle est leur efficacité énergétique et quelles sont leurs économies d'énergie ?

A6 : Les transformateurs immergés dans l'huile utilisant des matériaux de noyau à faibles pertes et des conceptions optimisées peuvent réduire efficacement les pertes à vide et en charge, ce qui permet de réaliser des économies d'énergie.

Conclusion

En tant qu'équipement central des systèmes électriques à moyenne et haute tension, les transformateurs immergés dans l'huile jouent un rôle crucial dans la transmission de l'énergie, l'alimentation électrique industrielle et la construction d'infrastructures, grâce à leurs excellentes performances en matière de dissipation de la chaleur, à leurs caractéristiques d'isolation fiables et à leur capacité de charge à grande échelle. Grâce à une sélection appropriée, à une maintenance scientifique et à une gestion moderne, les transformateurs immergés dans l'huile peuvent fonctionner de manière stable à long terme, garantissant ainsi la sécurité du réseau, l'efficacité et la conservation de l'énergie.