中文简体Dans le vaste et complexe réseau de systèmes électriques, un élément reste la pierre angulaire d’une distribution efficace de l’énergie : Transformateur immergé dans l'huile . Cet appareil robuste et fiable est essentiel pour augmenter la tension pour une transmission longue distance et la réduire pour une consommation locale sûre.
Définition et fonction principale
Un transformateur immergé dans l'huile est un type de transformateur électrique dans lequel le noyau et les enroulements sont immergés dans une huile isolante spécialisée. La fonction principale de tout transformateur est de transférer l’énergie électrique entre les circuits par induction électromagnétique, en modifiant le niveau de tension avec une perte d’énergie minimale. L’huile contenue dans un transformateur immergé dans l’huile remplit de multiples fonctions essentielles : elle agit comme un milieu isolant très efficace et comme liquide de refroidissement pour dissiper la chaleur générée pendant le fonctionnement.
Composants clés et construction
L’efficacité d’un transformateur immergé dans l’huile découle de sa conception délibérée :
Noyau : généralement construit à partir de tôles d'acier au silicium de haute qualité orientées vers les grains pour minimiser les pertes par courants de Foucault et fournir un chemin efficace pour le flux magnétique.
Enroulements : Ce sont des bobines conductrices (généralement en cuivre ou en aluminium) enroulées autour du noyau. L'enroulement primaire reçoit la tension d'entrée, tandis que l'enroulement secondaire délivre la tension de sortie transformée.
Huile isolante : Ce n’est pas une huile minérale ordinaire. C'est une huile hydrocarbonée hautement raffinée avec une excellente rigidité diélectrique et une excellente stabilité chimique. Ses rôles clés sont d’éviter les pannes électriques entre les pièces sous tension et de transférer la chaleur loin du noyau et des enroulements.
Réservoir : Un réservoir robuste en acier soudé abrite la partie active (noyau et enroulements) et l'huile. Il est conçu pour résister aux pressions environnementales et comprend souvent des ondulations ou des radiateurs externes pour augmenter la surface de refroidissement.
Réservoir conservateur : réservoir auxiliaire plus petit, souvent monté au-dessus du réservoir principal, qui permet à l'huile isolante de se dilater et de se contracter avec les fluctuations de température sans exposition à l'air.
Relais Buchholz : Dispositif de sécurité vital monté dans le tuyau entre le réservoir principal et le conservateur. Il détecte les défauts internes en détectant l’accumulation de gaz provenant de la décomposition du pétrole, en déclenchant une alarme ou en déclenchant un arrêt.
Respirateur : Ce composant, rempli de gel de silice, est fixé au conservateur. Il permet au réservoir de « respirer » tout en absorbant l’humidité de l’air entrant, empêchant ainsi l’huile et l’isolation de se détériorer en raison de l’humidité.
Types de transformateurs immergés dans l'huile
Les transformateurs immergés dans l'huile sont classés en fonction de leur construction et de leur méthode de refroidissement :
Huile immergée refroidie naturellement (ONAN) : repose sur la convection naturelle de l'huile pour le refroidissement. L’huile chauffée monte, circule dans les radiateurs, refroidit et retombe. Il s’agit d’un type courant pour les notes plus petites à moyennes.
Refroidissement forcé par immersion dans l'huile (ONAF) : utilise des ventilateurs pour souffler de l'air sur les radiateurs, améliorant considérablement la capacité de refroidissement et permettant une puissance nominale plus élevée dans un encombrement réduit.
Huile immergée refroidie par eau (OW) : utilise un circuit d'eau pour refroidir l'huile chaude, généralement via un échangeur de chaleur. Cette méthode est très efficace et utilisée pour les très gros transformateurs, souvent dans les centrales électriques ou les sous-stations.
Applications principales
En raison de leur rendement élevé et de leur capacité de gestion de l'énergie, les transformateurs immergés dans l'huile sont le choix privilégié pour une large gamme d'applications :
Réseaux de transport et de distribution d’énergie électrique : utilisés dans les centrales électriques, les sous-stations de transport et les sous-stations de distribution.
Installations industrielles et de fabrication : alimentent de grandes machines, des moteurs et des processus industriels lourds.
Parcs d’énergie renouvelables : Augmentez la tension générée par les éoliennes ou les parcs solaires pour l’injecter dans le réseau.
Complexes commerciaux et résidentiels de grande taille : servent de transformateur de service principal pour les grands bâtiments.
Avantages et considérations
L’utilisation généralisée des transformateurs immergés dans l’huile est due à plusieurs avantages clés :
Haute efficacité et capacité de charge : les excellentes propriétés de refroidissement de l’huile permettent à ces transformateurs de gérer des surcharges plus élevées et d’avoir une durée de vie opérationnelle plus longue.
Isolation efficace : l’huile offre une isolation supérieure à celle de l’air, permettant une conception plus compacte pour une tension nominale donnée.
Protection : L’huile aide à préserver l’isolation en papier cellulosique des enroulements, ralentissant ainsi le processus de vieillissement.
Durabilité : La construction robuste du réservoir offre une protection contre les éléments environnementaux.
Les considérations importantes incluent la nécessité de systèmes de confinement pour prévenir la contamination de l’environnement en cas de fuite et le respect de protocoles et de réglementations stricts en matière de sécurité incendie, en particulier pour les installations intérieures.
Entretien et longévité
Un entretien approprié est crucial pour la durée de vie de plusieurs décennies d’un transformateur immergé dans l’huile. Cela comprend des tests réguliers de la rigidité diélectrique de l’huile, de sa teneur en humidité et une analyse des gaz dissous (DGA). Le DGA est un outil de diagnostic puissant qui peut détecter les défauts internes naissants en identifiant les gaz générés dans le pétrole.
Le transformateur immergé dans l’huile est une technologie mature, hautement fiable et efficace qui constitue l’épine dorsale de l’infrastructure électrique moderne. Sa conception, centrée sur le double rôle de l’huile isolante, en fait une solution indispensable pour les applications haute puissance où les performances, la durabilité et la sécurité sont primordiales.
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