Un guide complet des principes fondamentaux des transformateurs de puissance à bain d'huile

Dans les systèmes électriques,transformateurs de puissance à huile- sont des équipements de base indispensables qui remplissent les fonctions critiques de conversion de tension et de transmission de puissance. Largement utilisés dans les réseaux électriques, les applications industrielles et les centrales électriques à énergies renouvelables, ils servent de « pont électrique » reliant les centrales électriques aux utilisateurs finaux.

Qu'il s'agisse d'assurer le fonctionnement stable des réseaux électriques urbains, de maintenir une alimentation électrique continue pour la production industrielle et de faciliter l'intégration au réseau des projets d'énergie renouvelable, les transformateurs de puissance à huile-jouent un rôle irremplaçable.

 

Cet article fournit une présentation complète des connaissances de base concernant les transformateurs de puissance immergés dans l'huile. De leur composition de base aux composants clés, il analyse leurs principes de fonctionnement et leurs caractéristiques structurelles un par un, offrant aux lecteurs une compréhension approfondie des principaux mystères qui se cachent derrière ce « héros puissant ».

 

Demander un devis

 

Choisir un transformateur de puissance immergé dans l'huile de -qualité et hautement fiable-peut vous aider à éviter les pertes liées aux pannes-, à réduire les coûts d'exploitation et de maintenance, et à économiser du temps et des efforts ! Vous voulez savoir comment choisir un transformateur qui répond à vos besoins spécifiques tout en offrant à la fois performances et valeur ?

 

Forte de plusieurs années d'expérience dans l'industrie, GNEE Electric se spécialise dans la R&D et la production de transformateurs de puissance immergés dans l'huile. En tirant parti de notre expertise technique et de notre contrôle qualité rigoureux, nous proposons des solutions personnalisées. Tout d'abord, comprenez l'essentiel, puis sélectionnez le bon équipement-continuez à lire pour toutes les informations pratiques !

 

 

 

Les gros transformateurs de puissance immergés dans l'huile-présentent une structure complexe et précise. Leur composition de base se compose de sept composants principaux qui fonctionnent de concert pour garantir un fonctionnement stable et efficace. Les deux premiers composants sont les éléments fondamentaux fondamentaux, responsables de la fonction essentielle de conversion d’énergie.

 

Assemblage de base: Composé de colonnes et de culasses en tôles d'acier laminées au silicium, ainsi que de leurs mécanismes de serrage, celui-ci forme le noyau du circuit magnétique du transformateur et sert de moyen de transfert d'énergie.
Assemblage d'enroulement: Cela comprend les enroulements de chaque phase et leurs câbles de connexion. En tant que noyau du circuit électrique du transformateur, il constitue le circuit électrique d’entrée et de sortie de l’énergie électrique.
Système d'isolation: Cela englobe l'isolation en huile et en papier entre les composants ainsi qu'à l'intérieur du transformateur lui-même. Sa fonction principale est d'isoler les pièces sous tension, d'éviter les courts-circuits, d'assurer la sécurité de fonctionnement et de prolonger la durée de vie de l'équipement.
Système de réservoir: En plus du corps du réservoir, cela comprend le réservoir d'huile et les supports. Il sert de conteneur principal pour contenir le noyau et l'huile du transformateur, tout en protégeant les composants internes et en facilitant la dissipation de la chaleur.
Circuit de refroidissement: Composé de refroidisseurs ou radiateurs, de pompes à huile, de ventilateurs et de tuyaux de raccordement, sa fonction principale est de dissiper la chaleur générée pendant le fonctionnement du transformateur, évitant ainsi les dommages aux équipements dus à une surchauffe.
Instruments de mesure: Y compris les thermomètres à signal, les transformateurs de courant et les jauges de niveau d'huile, ceux-ci sont utilisés pour surveiller l'état de fonctionnement du transformateur en temps réel et fournir rapidement des informations sur les données critiques telles que la température, le courant et le niveau d'huile.
Dispositifs de protection: Il s'agit notamment des dispositifs de décompression, des relais de gaz et des absorbeurs d'humidité. Ils servent de « ligne de défense de sécurité » du transformateur, déclenchant rapidement des mécanismes de protection lorsque des anomalies se produisent pour empêcher l'escalade des défauts.

 

 

Parmi ceux-ci, le noyau et les enroulements sont appelés respectivement circuit magnétique et circuit électrique. Ils constituent la base de la conversion d'énergie du transformateur et leur fonctionnement coordonné est une condition préalable au fonctionnement normal du transformateur.

 

 

Le noyau est le composant fondamental d'un transformateur, composé de conducteurs magnétiques et de dispositifs de serrage. Il sert à la fois à des fins fonctionnelles et structurelles et agit comme moyen clé pour la conversion d'énergie dans un transformateur.

 

D'un point de vue fonctionnel, les conducteurs magnétiques du noyau forment le noyau du circuit magnétique du transformateur, chargé de convertir l'énergie électrique du circuit primaire en énergie magnétique, puis de reconvertir cette énergie magnétique en énergie électrique pour le circuit secondaire, complétant ainsi la transmission et la conversion de l'énergie électrique.

 

Structurellement, le noyau supporte tous les composants internes du transformateur, tels que le corps et les câbles, servant de « squelette » à l'ensemble de l'appareil.

Le noyau du transformateur adopte une structure fermée en forme de boîte-, dans laquelle la partie enveloppée d'enroulements est appelée colonnes de noyau, tandis que la partie non enveloppée d'enroulements et servant uniquement à fermer le circuit magnétique est appelée culasse de noyau. Ses composants étiquetés comprennent principalement : la pièce de serrage supérieure, les colonnes principales, les plaques d'attache, la pièce de serrage inférieure, la joug de noyau supérieur et le joug de noyau inférieur.

 

Types de noyaux

 

En fonction des positions relatives des enroulements et du noyau, les noyaux peuvent être globalement classés en deux types : type de noyau-et type de coque-. Parmi ceux-ci, le noyau de type noyau-est le plus largement utilisé dans les transformateurs de puissance immergés dans l'huile- ; cette section se concentre sur les formes structurelles des noyaux de type core-.

 

• Pourtransformateurs monophasés-, le noyau se présente principalement sous plusieurs formes structurelles, telles que deux colonnes et deux culasses, une colonne et quatre culasses, et deux colonnes et quatre culasses, pour répondre à différents besoins d'alimentation électrique monophasée-.

 

• Pourtransformateurs triphasés-, les configurations de base comprennent deux-colonnes-deux-arcades (trois-phases, trois-colonnes) et trois-colonnes-quatre-arcades (trois-phases, cinq-colonnes), principalement utilisées pour la conversion de puissance dans les systèmes électriques triphasés-.

 

 

La sélection des configurations de base nécessite une prise en compte approfondie de divers facteurs, notamment la rationalité de la disposition des enroulements, l'efficacité des matériaux et les restrictions de hauteur de transport, pour garantir que le transformateur répond aux exigences opérationnelles tout en atteignant un équilibre entre la rentabilité et l'aspect pratique. Les composants associés comprennent : le joug, le joug côté colonne et le joug du noyau inférieur.

 

 

Les enroulements constituent le circuit électrique à travers lequel un transformateur entre et sort de l'énergie électrique ; ils constituent également l'un des composants essentiels du transformateur. Fabriqués à partir de conducteurs plats en cuivre (ou en aluminium) et équipés de divers composants isolants, la qualité de leur conception détermine directement la stabilité de fonctionnement et la durée de vie du transformateur. En termes de conception, les enroulements doivent répondre à trois exigences fondamentales-résistance électrique, résistance thermique et résistance mécanique-qui sont toutes indispensables.

 

1. Exigences de résistance électrique

Les enroulements doivent posséder une résistance électrique suffisante pour résister à diverses surtensions, notamment la tension de tenue aux chocs de foudre, la tension de tenue aux chocs de commutation et la tension de tenue à la fréquence industrielle. Cela évite les dommages à l'isolation causés par des surtensions, qui pourraient entraîner des défauts de court-circuit.

 

2. Exigences de résistance thermique

Sous les effets thermiques générés par les courants de fonctionnement à long terme, la durée de vie de l'isolation de la bobine ne doit pas être inférieure à 20 ans. De plus, pendant le fonctionnement du transformateur, si un court-circuit soudain se produit à n'importe quelle borne, la bobine doit être capable de résister aux effets thermiques du courant de court-circuit sans dommage, garantissant ainsi la sécurité de l'équipement dans des conditions extrêmes.

 

3. Exigences de résistance mécanique

La bobine doit posséder une résistance mécanique suffisante pour résister aux forces électromagnétiques, aux vibrations et autres contraintes générées pendant le fonctionnement, empêchant la déformation ou l'endommagement de la bobine, préservant l'intégrité du circuit et assurant l'entrée et la sortie normales de l'énergie électrique.

 

 

Marquages ​​​​de la structure de la bobine et notes de configuration de l'enroulement

Les marquages ​​structurels de la bobine comprennent principalement : les canaux d'huile de refroidissement, les cloisons de guidage, les entretoises et la configuration des enroulements.

 

Parmi ceux-ci, le déphasage est un processus critique dans la conception des bobines, comme expliqué ci-dessous : Lorsque le courant du transformateur est élevé, les spires de la bobine sont constituées de plusieurs conducteurs parallèles. Pour assurer une répartition uniforme du courant entre les conducteurs parallèles-c'est-à-dire pour garantir des longueurs de conducteur égales et des liens de flux magnétique égaux avec le champ magnétique de fuite-les positions des conducteurs parallèles doivent être inversées. Cette opération, appelée « déphasage », est un processus crucial pour assurer le fonctionnement normal de la bobine et éviter une surchauffe locale.

 

 

Le noyau du transformateur est formé en assemblant le noyau de fer et les bobines de différents niveaux de tension, en les fixant avec des dispositifs de serrage et en soudant les fils. En termes simples, le noyau du transformateur sert de support intégré pour les composants centraux tels que le noyau de fer et les bobines. Il se compose généralement de deux parties : l'ensemble de serrage du noyau de fer et l'ensemble de serrage de la bobine, et fonctionne comme l'ensemble du noyau responsable de la conversion d'énergie au sein du transformateur.

 

Ses composants étiquetés comprennent principalement : les plaques à bornes, les enroulements, les fils, le noyau, les plaques de serrage, les changeurs de prises en charge, les pinces pour conducteurs et les plaques de support. Ces composants fonctionnent de concert pour assurer la stabilité structurelle du noyau et une conversion efficace de l’énergie électrique.

 

 

Le réservoir du transformateur est le conteneur central qui abrite l’ensemble central et l’huile du transformateur. Il remplit simultanément plusieurs fonctions, notamment la dissipation thermique, la protection de l'isolation, le séchage de l'isolation, la fourniture d'une base et la facilitation du transport. Il s'agit d'un composant indispensable et vital du transformateur, et ses performances affectent directement la stabilité opérationnelle et la durée de vie du transformateur.

 

Fonctions principales du réservoir

• Stockage d'huile : stocke l'huile de transformateur, fournissant un moyen d'isolation et de dissipation thermique ;
• Dissipation thermique : fonctionne en conjonction avec le système de refroidissement pour dissiper la chaleur générée pendant le fonctionnement du transformateur ;
• Protection d'isolation : isole les composants d'isolation de l'atmosphère, empêchant l'absorption de l'humidité et des gaz et inhibant le vieillissement de l'huile du transformateur ;
• Séchage de l'isolation : agit comme un « réservoir à vide » lors de l'extraction sous vide à température ambiante sur-site ;
• Base : Fournit un support stable pour l’ensemble du transformateur ;
• Transport : Facilite la manipulation globale et l’installation du transformateur.

 

Types de réservoirs de pétrole

Il existe deux types de base de réservoirs d'huile de transformateur : les réservoirs de type baril-et les réservoirs de type cloche-. Ces deux types présentent des avantages et des inconvénients opposés et conviennent à différents scénarios d'application.

 

• Réservoirs de type baril-: Composé d'un couvercle de réservoir et d'un corps de canon. Leur avantage est leur apparence simple et seule une petite quantité d'huile de transformateur doit être vidangée lors du levage du réservoir ; L'inconvénient est que pour les transformateurs de grande-capacité, la maintenance sur-site nécessite une grue avec une capacité de levage suffisante ; par conséquent, il convient aux transformateurs de petite- et moyenne-capacité.

 

• Réservoir en forme de cloche- :Constitué d'une partie supérieure et d'une partie inférieure, ses avantages et inconvénients sont à l'opposé de ceux du réservoir de type baril-. L'avantage est que les transformateurs de grande capacité-peuvent être entretenus sans grande grue ; l'inconvénient est qu'une grande quantité d'huile de transformateur doit être vidangée lors du levage du corps du réservoir, et son apparence est relativement complexe. Il convient aux transformateurs de grande-capacité.

 

Accessoires de réservoir

Les accessoires de réservoir sont des composants essentiels qui assurent le bon fonctionnement du réservoir.

 

Les principaux composants comprennent : la colonne montante, la plaque de base, la plaque de renfort, le cadre de base, le support de vérin, le réservoir d'huile, le support de réservoir d'huile, l'œil de levage et les raccords de tuyauterie du système de refroidissement. Chaque accessoire remplit une fonction spécifique pour assurer le bon fonctionnement du réservoir.performances d'étanchéité, stabilité et fonctionnalité.

 

 

Changeur de prises : le « composant principal » de la régulation de tension

En fonction de l'état de fonctionnement du transformateur pendant la régulation de tension, l'ajustement de la tension peut être divisé en deux types : la régulation de tension effectuée lorsque l'enroulement secondaire est déchargé et l'enroulement primaire est déconnecté du réseau (régulation de tension sans alimentation) est appelée régulation de tension-hors tension (sans-charge) ; la régulation de tension effectuée pendant que le transformateur est sous charge en modifiant la position de la prise de l'enroulement est appelée -régulation de tension de charge. Par conséquent, les changeurs de prises de transformateur sont également divisés en deux catégories : les changeurs de prises sans-charge et les changeurs de prises en charge- (étiquettes d'illustration : changeurs de prises en charge-, changeurs de prises sans-charge).

 

Composants du transformateur-Activé-Changeur de prise en charge

 

Le changeur de prises en charge-est l'un des composants clés d'un transformateur. Sa fonction principale est de changer les positions des prises lorsque le transformateur est sous charge et sans interrompre l'alimentation électrique, modifiant ainsi le rapport de tension du transformateur pour réguler avec précision la tension de sortie. Cela résout les problèmes d'instabilité de tension dans les systèmes électriques causés par les fluctuations de charge et les écarts de tension du réseau, garantissant ainsi le fonctionnement normal des équipements électriques. Il est largement utilisé dans les scénarios nécessitant une alimentation électrique continue et stable.

 

 

Par rapport aux-changeurs de prises hors tension, le plus grand avantage des changeurs de prises en charge-est la "régulation de la tension sans interruption de courant". Ils permettent d'effectuer le réglage de la tension sans interrompre l'alimentation électrique, évitant ainsi les arrêts de production et les désagréments pour les utilisateurs causés par des coupures de courant lors du réglage de la tension. Ils sont particulièrement adaptés aux scénarios présentant des exigences extrêmement élevées en matière de continuité de l'alimentation électrique, tels que le réseau principal des systèmes électriques, les lignes de production industrielles à grande échelle et les réseaux de distribution d'énergie dans les immeubles de grande hauteur.

 

Son fonctionnement principal repose sur l'action coordonnée du « circuit de transition » et du « mécanisme de commutation ». Pendant la commutation des prises, cela garantit le flux continu du courant de charge, empêchant les arcs et les chutes de tension, protégeant ainsi les enroulements du transformateur et les équipements du réseau contre les dommages.

 

Les changeurs de prises en charge-ont des exigences opérationnelles plus strictes et doivent posséder d'excellentes performances d'isolation, d'excellentes capacités de transport de courant{{1}et d'extinction d'arc-. Un entretien et des inspections réguliers sont également nécessaires, notamment des contrôles sur la qualité de l'huile isolante, la flexibilité du mécanisme de commutation et l'intégrité des résistances de transition, pour éviter les dommages au transformateur ou les coupures de courant causées par des pannes de commutateur. De plus, la plage de régulation de tension des changeurs de prises en charge{{5}est généralement plus large que celle des changeurs de prises à vide-, permettant généralement un ajustement de tension dans une plage de ±10 % ou plus, permettant une meilleure adaptation aux fluctuations de la tension du réseau.

Composants du transformateur-Changeur de prise sous tension-

La fonction principale d'un changeur de prises hors tension-est de modifier la position de prise du transformateur sans appliquer de tension au transformateur, modifiant ainsi le rapport de tension. Il convient aux scénarios dans lesquels la régulation de tension ne nécessite pas que le transformateur soit sous charge.

 

Les changeurs de prises de régulation de tension-peuvent être classés en types monophasés-et triphasés-en fonction du nombre de phases ; en fonction de l'emplacement de la régulation de tension, ils peuvent être divisés en trois types : régulation de tension du point neutre-, régulation de tension du point médian-et régulation de la tension d'extrémité de ligne- (légende de l'illustration : interrupteur de type tambour-).

 

Leur structure est relativement simple et consiste principalement en des positions de prise, des composants de commutation et un mécanisme de commande. Ils ne nécessitent pas de composants complexes tels que des résistances shunt, ce qui réduit les coûts de fabrication et facilite la maintenance. Étant donné que l'alimentation doit être coupée pendant le réglage de la tension, ces commutateurs sont principalement utilisés dans les applications où une alimentation continue n'est pas critique, telles que les réseaux de distribution ruraux, les petits transformateurs industriels et les transformateurs de distribution dans les bâtiments résidentiels.

 

Ils sont généralement utilisés dans des environnements présentant des fluctuations minimes de la tension du réseau et des changements de charge progressifs, où la tension est calibrée avec précision en changeant la position des prises lors des pannes de courant programmées.

 

Réservoir d'huile : le « centre de régulation et de protection » de l'huile de transformateur

 

Le réservoir d'huile sert de système de protection de l'huile pour les-transformateurs immergés dans l'huile et les-changeurs de prises en charge, et sa fonction principale est étroitement liée aux modifications du volume d'huile du transformateur. Les fluctuations de la température ambiante et les variations de charge du transformateur peuvent entraîner des changements dans la température de l'huile à l'intérieur du réservoir du transformateur ; simultanément, les changements de température ambiante et les opérations de commutation du changeur de prises en charge peuvent également provoquer des fluctuations de température dans l'huile du transformateur dans le compartiment d'huile du changeur de prises en charge.

 

Ces changements de température entraînent inévitablement une contraction et une expansion du volume de l'huile du transformateur.

 

La mission principale du réservoir d'huile est de réguler les changements de volume de l'huile du transformateur dans le réservoir du transformateur et dans le compartiment d'huile du changeur de prises en charge, tout en empêchant la pénétration d'humidité et les effets oxydants de l'air sur l'huile du transformateur, garantissant ainsi les performances d'isolation et la durée de vie de l'huile du transformateur.

 

Classification des réservoirs de pétrole

 

Les réservoirs de pétrole sont principalement divisés en variétés de type ouvert-et de type scellé-. Les réservoirs d'huile de type scellé-sont plus largement utilisés et peuvent être classés en type à capsule-, à diaphragme-et à soufflet métallique-, répondant aux exigences spécifiques des différentes applications.

 

Structure des réservoirs d'huile de type capsule-

Le conservateur d'huile de type capsule-est un type courant de conservateur d'huile scellé. Il se compose principalement d'une armoire, d'une capsule, d'une chambre de collecte de gaz (équipée de composants tels que la tuyauterie du réservoir principal, les conduites de remplissage et de vidange d'huile, les conduites de ventilation, les conduites de décharge d'huile contaminée et les jauges d'huile à petits tubes), un dessicant et la tuyauterie associée, un bouchon d'aération, un bouchon de vidange et une jauge de niveau d'huile (comme indiqué dans le diagramme schématique : bouchon d'aération). Ces composants fonctionnent ensemble pour assurer une protection efficace de l’huile du transformateur et réguler son volume.

 

Système de refroidissement : la « protection contre la dissipation thermique » pour les équipements

 

Pendant le fonctionnement, les transformateurs génèrent une quantité importante de chaleur en raison des pertes. Si cette chaleur ne peut pas être dissipée en temps opportun, elle peut provoquer une surchauffe de l'équipement, endommager les composants d'isolation, réduire la durée de vie et même entraîner des défaillances en matière de sécurité. Par conséquent, le système de refroidissement sert de « protection contre la dissipation thermique » pour les transformateurs ; sa fonction principale est de dissiper la chaleur générée par les pertes pendant le fonctionnement, garantissant ainsi un fonctionnement stable du transformateur dans une plage de température sûre.

 

Pour les transformateurs de puissance 110 kV, il existe deux méthodes de refroidissement principales : le refroidissement naturel et le refroidissement par air forcé. Le refroidissement naturel repose sur la convection naturelle de l’huile du transformateur pour dissiper la chaleur ; il présente une structure simple et est facile à entretenir, ce qui le rend adapté aux applications avec des charges plus légères et une faible génération de chaleur. Le refroidissement par air forcé, quant à lui, utilise des ventilateurs pour faciliter la dissipation de la chaleur, offrant ainsi une efficacité de refroidissement plus élevée. Il convient aux applications avec des charges plus lourdes et une génération de chaleur plus élevée, répondant mieux aux exigences de refroidissement de l'équipement.

 

Soupape de surpression : le « dispositif de surpression de sécurité » de l'équipement

La soupape de surpression du transformateur est une soupape à ressort-et constitue l'un des principaux dispositifs de protection de sécurité pour les transformateurs, principalement conçue pour faire face aux situations où la pression interne augmente anormalement. Lorsque la pression interne du transformateur dépasse la force d'ouverture du ressort, le disque de l'actionneur se déplace légèrement vers le haut.

 

À ce stade, la pression interne se propage immédiatement sur la surface latérale-scellée du disque de l'actionneur, provoquant son ouverture brusque et relâchant rapidement la pression interne. Une fois que la pression chute dans une plage de sécurité, le ressort ramène le disque de l'actionneur en position scellée, complétant ainsi la protection contre la décompression.

La soupape de surpression peut être équipée d'un interrupteur d'alarme et nécessite une réinitialisation manuelle après activation. Il comporte également une tige indicatrice mécanique qui confirme visuellement si la vanne est actionnée (voir illustration : tige indicatrice mécanique, ressort).

 

 

Composants du transformateur-Cylindre de décompression

Le cylindre de décompression du transformateur est un des premiers types de dispositif de décompression pour les transformateurs. Sa structure est relativement simple : une plaque de décompression (généralement du verre plat) est installée au milieu du cylindre, avec une grille de protection en dessous pour empêcher les fragments de verre de tomber à l'intérieur du transformateur en cas de bris de verre.

 

 

Actuellement, ce type de cylindre de décompression a été progressivement supprimé, bien qu'il soit encore utilisé dans certains transformateurs plus anciens ; cependant, ses performances de protection et sa fiabilité sont bien inférieures à celles des soupapes de surpression modernes.

 

 

Cet article couvre de manière exhaustive les connaissances de base sur les transformateurs de puissance immergés dans l'huile, allant de la composition de base aux composants clés, et des caractéristiques structurelles aux rôles fonctionnels. Il vise à aider les professionnels de l'industrie et les passionnés d'énergie à comprendre pleinement les connaissances de base des transformateurs de puissance immergés dans l'huile et à comprendre leur rôle vital dans les systèmes électriques.

 

Avec la mise à niveau des systèmes électriques et le développement rapide de nouvelles sources d'énergie, les transformateurs de puissance immergés dans l'huile évoluent vers des technologies plus écologiques et plus intelligentes, continuant de fournir un support essentiel pour la stabilité et l'efficacité du transport d'énergie.
 

Demander un devis

 

 

Une fois que vous aurez compris les principes fondamentaux des transformateurs de puissance immergés dans l'huile, vous réaliserez à quel point il est important de choisir le bon équipement !

 

S'appuyant sur des années d'expérience dans le secteur, GNEE Electric contrôle strictement la production et l'assemblage de chaque composant principal-du noyau et des enroulements jusqu'au système de refroidissement et aux dispositifs de protection-le tout conformément aux normes industrielles les plus élevées.

 

Nous pouvons personnaliser les transformateurs de puissance immergés dans l'huile en fonction de vos applications spécifiques (réseaux électriques, énergie industrielle, centrales d'énergie renouvelable, etc.), en équilibrant stabilité, durabilité et rentabilité.

 

Nous fournissons une assistance technique complète et un service-après-vente tout au long du processus, afin que vous n'ayez jamais à vous soucier de la qualité ou de la maintenance de l'équipement.

 

Contactez GNEE Electric dès aujourd'hui pour sélectionner un transformateur de puissance immergé dans l'huile-fiable qui protégera votre transmission d'énergie !