Comment fonctionne réellement le système de refroidissement d’un transformateur immergé dans l’huile ?

Une dissipation thermique efficace est essentielle au fonctionnement sûr et stable des équipements électriques. Parmi diverses solutions de distribution d'énergie, le Transformateur immergé dans l'huile reste l’une des conceptions les plus utilisées en raison de ses excellentes performances de refroidissement, de sa fiabilité d’isolation et de sa longue durée de vie.

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

Un Transformateur immergé dans l'huile est un type de transformateur dans lequel le noyau et les enroulements sont complètement immergés dans de l'huile isolante. Cette huile remplit deux fonctions essentielles :

• Isolation électrique entre les composants internes
• Transfert de chaleur des enroulements et du noyau à l'environnement extérieur

Par rapport aux transformateurs de type sec, les conceptions immergées dans l’huile sont mieux adaptées aux applications haute capacité, haute tension et extérieures.

Pourquoi le refroidissement est essentiel dans les transformateurs

En fonctionnement normal, les transformateurs génèrent de la chaleur en raison de :

• Pertes de noyau causées par le flux magnétique
• Pertes de cuivre dues au courant circulant dans les enroulements

Si cette chaleur n’est pas efficacement évacuée, elle peut accélérer le vieillissement de l’isolation, réduire l’efficacité et même entraîner une panne de l’équipement. Cela fait du système de refroidissement un élément essentiel de la conception du transformateur.

Comment fonctionne le système de refroidissement d'un transformateur immergé dans l'huile

1. Génération de chaleur à l’intérieur du transformateur

Lorsque le courant électrique traverse les enroulements, les pertes résistives génèrent de la chaleur. Dans le même temps, les champs magnétiques alternatifs dans le noyau provoquent une hystérésis et des pertes par courants de Foucault. Ces sources de chaleur sont concentrées dans le noyau et les enroulements.

2. Absorption de chaleur par l'huile de transformateur

L'huile isolante entourant le noyau et les enroulements absorbe la chaleur directement de ces composants. L'huile de transformateur a une excellente conductivité thermique et une capacité thermique spécifique élevée, ce qui la rend idéale pour l'absorption de chaleur.

À mesure que l’huile se réchauffe, sa densité diminue, ce qui la fait monter naturellement dans le réservoir.

3. Circulation naturelle de l’huile (convection)

Le plus standard Transformateur immergé dans l'huile les conceptions reposent sur la convection naturelle pour le refroidissement :

• L'huile chaude monte au sommet du réservoir du transformateur
• L'huile du refroidisseur descend pour la remplacer
• Cette circulation continue évacue la chaleur des composants critiques

Ce processus ne nécessite aucune alimentation externe et offre une grande fiabilité.

4. Dissipation thermique par les radiateurs ou les ailettes de refroidissement

Une fois que l’huile chaude atteint la partie supérieure du réservoir, la chaleur est transférée vers :

• Panneaux de radiateur
• Ailettes de refroidissement
• Parois de cuve ondulées

Ces structures augmentent la surface, permettant à la chaleur de se dissiper dans l’air ambiant par convection naturelle et rayonnement.

5. Méthodes de refroidissement améliorées pour des notes plus élevées

Pour les transformateurs plus grands ou de plus grande capacité, des méthodes de refroidissement supplémentaires peuvent être utilisées :

• ONAN (Huile Naturelle Air Naturelle)
• ONAF (Huile Natural Air Forced, à l’aide de ventilateurs)
• OFAF (Oil Forced Air Forced, utilisant des pompes à huile et des ventilateurs)

Ces configurations améliorent l'efficacité du refroidissement et permettent au transformateur de gérer des charges plus élevées.

Comparaison des systèmes de refroidissement : transformateurs immergés dans l'huile et transformateurs de type sec

Avantages des systèmes de refroidissement à base d'huile

• Performance thermique supérieure pour les applications à forte charge
• Durée de vie de l'isolation prolongée grâce à des températures de fonctionnement stables
• Haute fiabilité avec circulation naturelle simple
• Rentable pour la distribution d'énergie à grande échelle

Applications courantes

Grâce à leurs systèmes de refroidissement efficaces, Transformateur immergé dans l'huiles sont largement utilisés dans :

• Centrales de production d'électricité
• Sous-stations électriques
• Installations industrielles
• Systèmes d'énergie renouvelable
• Réseaux de distribution extérieurs

Foire aux questions (FAQ)

Pourquoi l’huile est-elle meilleure que l’air pour le refroidissement des transformateurs ?

L'huile a une capacité de transfert de chaleur supérieure à celle de l'air et peut entrer directement en contact avec les composants chauds, permettant une évacuation de la chaleur plus rapide et plus uniforme.

L’huile de transformateur ne fait-elle que refroidir ou sert-elle à d’autres fins ?

L'huile de transformateur assure à la fois le refroidissement et l'isolation électrique, aidant ainsi à prévenir les courts-circuits internes et les décharges partielles.

Le refroidissement naturel est-il suffisant pour tous les transformateurs immergés dans l’huile ?

Le refroidissement naturel fonctionne bien pour les petites et moyennes puissances. Les unités de grande capacité nécessitent souvent une circulation forcée d’air ou d’huile.

Comment le refroidissement affecte-t-il la durée de vie du transformateur ?

Un refroidissement efficace réduit les contraintes thermiques sur les matériaux isolants, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie opérationnelle du transformateur.

Le refroidissement immergé dans l’huile est-il sans danger pour une utilisation en extérieur ?

Oui. Des réservoirs correctement scellés, une huile de haute qualité et des systèmes de décompression rendent les transformateurs immergés dans l'huile fiables et sûrs pour les installations extérieures.

Tendances futures en matière de refroidissement des transformateurs

Les développements modernes se concentrent sur :

• Huiles isolantes biodégradables respectueuses de l'environnement
• Systèmes intelligents de surveillance de la température
• Conceptions de radiateurs améliorées pour une efficacité accrue

Ces innovations continuent d'améliorer la performance et la durabilité du Transformateur immergé dans l'huile système de refroidissement tout en répondant à l’évolution de la demande énergétique.