Quelles sont les méthodes de refroidissement des transformateurs de puissance de sous-station?

Dans le domaine de la distribution de l'énergie électrique, les transformateurs de puissance de sous-station jouent un rôle central. Ces transformateurs sont responsables de la dépression ou de la description de la tension en baisse pour assurer une transmission efficace et sûre de l'électricité. Cependant, pendant leur fonctionnement, les transformateurs génèrent une quantité importante de chaleur qui, si elle n'est pas correctement gérée, peut entraîner une réduction de l'efficacité, un vieillissement prématuré et même des échecs catastrophiques. En tant que premier fournisseur de transformateurs de sous-station, nous comprenons l'importance des méthodes de refroidissement efficaces. Dans ce blog, nous explorerons les différentes méthodes de refroidissement utilisées pour les transformateurs de puissance de sous-station.

1. Huile - refroidissement immergé

Le refroidissement immergé d'huile est l'une des méthodes les plus courantes et les plus utilisées pour les transformateurs de puissance de sous-station. Cette méthode utilise l'huile de transformateur comme milieu isolant et de refroidissement.

1.1 Huile - Air naturel - Natural (onan)

La méthode de refroidissement onan est la forme la plus simple de refroidissement immergé d'huile. Dans ce système, la chaleur générée par les enroulements et le noyau du transformateur est transféré à l'huile de transformateur environnante. L'huile chaude augmente ensuite en raison de la convection naturelle et transfère sa chaleur aux parois du réservoir du transformateur. Les parois du réservoir, à leur tour, dissipent la chaleur à l'air environnant par la circulation de l'air naturel.

Le refroidissement de l'onan convient aux transformateurs de petite à moyenne taille avec des cotes de puissance relativement faibles. Il s'agit d'une option fiable et coûteuse car elle ne nécessite aucune alimentation supplémentaire - consommer des équipements tels que les ventilateurs ou les pompes. Cependant, sa capacité de refroidissement est limitée et elle peut ne pas être suffisante pour les transformateurs à grande échelle avec des densités de puissance élevée.

1.2 Huile - Air naturel - Forcé (ONAF)

Pour améliorer la capacité de refroidissement du système onan, la méthode ONAF est utilisée. Dans un transformateur refroidi en ONAF, en plus de la convection d'huile naturelle, les ventilateurs sont utilisés pour forcer l'air sur les nageoires du radiateur attachées au réservoir de transformateur. Le débit d'air forcé augmente le taux de transfert de chaleur des ailettes de radiateur à l'air environnant, améliorant ainsi l'efficacité globale de refroidissement.

Le refroidissement ONAF est couramment utilisé pour les transformateurs moyens à grande taille. Il offre une meilleure performance de refroidissement par rapport à l'onan, permettant aux transformateurs de gérer des charges plus élevées. Par exemple, notreSous-station préfabriquée 4300KVAPeut être équipé d'un refroidissement ONAF pour un fonctionnement efficace.

1.3 Huile - Air forcé - forcé (OFAF)

La méthode de refroidissement OFAF pousse le processus de refroidissement un peu plus loin. Dans ce système, la circulation d'huile et le débit d'air sont forcés. Les pompes sont utilisées pour faire circuler l'huile de transformateur à travers le radiateur, et les ventilateurs sont utilisés pour souffler l'air sur les ailettes du radiateur. Cette combinaison de circulation d'huile forcée et de débit d'air forcé augmente considérablement le taux de transfert de chaleur, permettant au transformateur de gérer des charges de puissance très élevées.

Les transformateurs refroidis OFAF sont souvent utilisés dans de grandes sous-stations où des transformateurs à haute capacité sont nécessaires. Ils sont capables de maintenir des températures de fonctionnement optimales même dans des conditions de charge lourde.

1.4 Huile - Eau forcée - forcée (OFWF)

Dans la méthode de refroidissement de l'OFWF, au lieu d'utiliser de l'air pour refroidir l'huile, l'eau est utilisée comme milieu de refroidissement. Les pompes font circuler l'huile de transformateur chaud à travers un échangeur de chaleur, où il transfère sa chaleur à l'eau de refroidissement. L'eau est ensuite pompée à travers un système de refroidissement séparé, comme une tour de refroidissement, pour dissiper la chaleur.

Le refroidissement de l'OFWF est très efficace et convient à des transformateurs extrêmement grands avec des cotes de puissance très élevées. Il permet un contrôle précis de la température et peut gérer les charges de chaleur élevées générées par ces transformateurs. Cependant, il nécessite une infrastructure plus complexe, y compris un système d'approvisionnement en eau et une tour de refroidissement, ce qui augmente les coûts initiaux d'investissement et de maintenance.

2. Dry - Type refroidissement

Les transformateurs à sec - n'utilisent pas d'huile comme milieu de refroidissement et d'isolation. Au lieu de cela, ils comptent sur l'air ou d'autres substances gazeuses pour le refroidissement.

2.1 Air - Natural (AN)

Dans la méthode de refroidissement, la chaleur générée par le transformateur est dissipée à l'air environnant par convection naturelle. Les enroulements du transformateur et le noyau sont conçus pour avoir une bonne conductivité thermique, permettant à la chaleur d'être transférée à la surface du transformateur puis à l'air.

Des transformateurs de type sec refroidis sont généralement utilisés dans les applications intérieures où les besoins en puissance sont relativement faibles, comme dans les bâtiments commerciaux et les petites installations industrielles. Ils sont en sécurité, car il n'y a aucun risque de fuite d'huile ou de feu associé aux transformateurs remplis d'huile. NotreSous-station compactePeut être équipé de transformateurs secs et refroidis pour une utilisation intérieure.

2.2 Air - forcé (OF)

Pour améliorer les performances de refroidissement des transformateurs de type sec, la méthode AF est utilisée. Dans un transformateur refroidi par AF, les ventilateurs sont utilisés pour forcer l'air à travers les enroulements du transformateur et le noyau. Le débit d'air forcé augmente le taux de transfert de chaleur, permettant au transformateur de gérer des charges plus élevées.

Les transformateurs de type sec refroidis sont adaptés aux applications où des cotes de puissance plus élevées sont nécessaires, mais lorsque l'utilisation de transformateurs rempli d'huile n'est pas souhaitable, comme dans les zones ayant des réglementations environnementales strictes ou dans les endroits où la sécurité incendie est une préoccupation majeure.

3. Gas - refroidissement isolé

Les transformateurs isolés du gaz utilisent un gaz spécial, comme l'hexafluorure de soufre (SF6), à la fois comme milieu isolant et de refroidissement. Le gaz SF6 a d'excellentes propriétés diélectriques et des capacités de transfert à chaleur élevée.

Dans un transformateur isolé, la chaleur générée par le transformateur est transférée au gaz SF6. Le gaz est ensuite diffusé à travers un système de refroidissement, qui peut inclure des échangeurs de chaleur et des ventilateurs, pour dissiper la chaleur. Les transformateurs isolés du gaz sont compacts, ont une longue durée de vie et conviennent à une utilisation dans les zones urbaines et les sous-stations intérieures où l'espace est limité. NotreTension de sortie 380V de type européenPeut être équipé de transformateurs isolés à gaz pour un fonctionnement efficace et fiable.

Considérations dans le choix d'une méthode de refroidissement

Lors du choix d'une méthode de refroidissement pour un transformateur de puissance de sous-station, plusieurs facteurs doivent être pris en compte:

• Cote de puissance: La cote de puissance du transformateur est un facteur crucial. Les transformateurs de puissance plus élevés génèrent plus de chaleur et nécessitent des méthodes de refroidissement plus efficaces. Par exemple, les transformateurs à petite échelle peuvent être adéquatement refroidis par onan ou par des méthodes, tandis que les transformateurs à grande échelle peuvent avoir besoin de refroidissement OFA ou OFWF.
• Emplacement: L'emplacement du transformateur joue également un rôle. Les transformateurs intérieurs peuvent nécessiter un refroidissement à sec ou à gaz pour des raisons de sécurité et d'environnement, tandis que les transformateurs extérieurs peuvent utiliser des méthodes de refroidissement immergées à l'huile.
• Conditions environnementales: Les facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité et la qualité de l'air peuvent affecter les performances de refroidissement. Dans les climats chauds et humides, des méthodes de refroidissement plus efficaces peuvent être nécessaires pour s'assurer que le transformateur fonctionne dans la plage de température optimale.
• Coût: Le coût initial du système de refroidissement, ainsi que les coûts d'exploitation et d'entretien à long terme, doivent être pris en compte. Certaines méthodes de refroidissement, telles que l'OFWF, nécessitent un investissement initial plus élevé et des procédures de maintenance plus complexes.

Conclusion

Un refroidissement efficace est essentiel pour le fonctionnement fiable et efficace des transformateurs de puissance de sous-station. En tant que fournisseur de transformateurs de puissance de sous-station, nous proposons une large gamme d'options de refroidissement pour répondre aux divers besoins de nos clients. Que vous ayez besoin d'un transformateur à petite échelle pour un bâtiment commercial ou un transformateur de capacité de grande envergure pour un réseau électrique majeur, nous pouvons fournir la solution de refroidissement appropriée.

Si vous êtes sur le marché des transformateurs de puissance de sous-station et que vous devez discuter de la meilleure méthode de refroidissement pour votre application spécifique, nous vous invitons à nous contacter pour une consultation détaillée. Notre équipe d'experts est prête à vous aider à faire le bon choix et à garantir que votre système de distribution d'énergie fonctionne bien et efficacement.

Références

• Electric Power Sondations Engineering, troisième édition par Turan Gonen
• Transformers: Design and Practice de J. Singhal