Quel est le meilleur: transformateurs à l'huile ou à sec?

Technologie et refroidissement de base

Transformers immeurés à l'huile : Ceux-ci utilisent des minéraux très raffinés ou parfois biodégradables comme un milieu isolant et un liquide de refroidissement. Les enroulements et le noyau sont immergés dans le réservoir d'huile. La chaleur générée par les pertes est transférée à l'huile, qui circule (souvent aidée par des nageoires, des radiateurs ou des pompes) et dissipe la chaleur à l'air environnant.
Transformers de type sec: ceux-ci utilisent des matériaux d'isolation solide (résine époxy, vernis imprégné de pression sous vide (VPI), résine coulée) pour l'isolation d'enroulement et s'appuyer uniquement sur l'air ambiant pour le refroidissement. Le refroidissement est réalisé par une convection naturelle ou un air forcé (ventilateurs).
Facteurs de comparaison clés

Risque de sécurité et d'incendie:

Type sec: un avantage principal. Sans liquide inflammable, le risque d'incendie est significativement plus faible. Ils produisent une fumée minimale si elles sont surchauffées. Cela en fait le choix obligatoire pour les installations à l'intérieur à proximité des espaces occupés, des zones sensibles à l'incendie (hôpitaux, écoles, gratte-ciel, tunnels, mines) ou où les codes d'incendie limitent strictement les matériaux combustibles.
Immené à l'huile: contiennent de grandes quantités d'huile combustible. Bien que les conceptions modernes incluent des dispositifs de décharge de pression, des fluides résistants au feu existent et des failles graves sont rares, le risque d'incendie inhérent nécessite des systèmes de confinement (dykes) pour une utilisation intérieure et restreint le placement dans les zones de sécurité critiques. Les installations extérieures atténuent considérablement ce risque.
Considérations environnementales et emplacement:
Quel est le meilleur transformateur de type à l'huile ou de type sec?

Type sec: idéal pour l'installation intérieure en raison du risque nul de fuites d'huile contaminant les planchers ou les eaux souterraines. Ils tolèrent bien les environnements poussiéreux ou légèrement pollués, selon leur cote IP (Protection de la Prothétique) (par exemple, IP20 pour un intérieur propre, IP54 pour la poussière / humide). Peut être installé directement dans le centre de charge. Sensible à l'humidité excessive à moins que ce soit spécialement encapsulé.
Immené à l'huile: principalement conçu pour l'installation extérieure (sous-marins, sous-stations) où le confinement de l'huile est plus simple et le risque d'incendie est plus faible. L'utilisation intérieure nécessite des voûtes incendies avec des systèmes de confinement, l'augmentation des coûts et les exigences de l'espace. Il existe un risque de contamination du sol / eau en cas de fuite (atténué en utilisant des liquides moins toxiques). Généralement plus robuste contre la pénétration d'humidité temporaire.
Exigences de maintenance:

Immené à l'huile: nécessitent une surveillance et un entretien réguliers de l'huile (échantillonnage, test pour la résistance diélectrique, l'humidité, les gaz dissous) et le système de refroidissement. Besoin potentiel de filtration / remplacement de l'huile au cours de sa très longue durée de vie. Les inspections des fuites sont cruciales.
Type sec: nécessitent généralement un entretien moins intensif. L'accent principal est de garder les évents de refroidissement propres et d'assurer une ventilation adéquate. Aucun test ou manutention d'huile n'est nécessaire. Les inspections visuelles et les vérifications périodiques des connexions / enclos suffisent dans la plupart des environnements.
Efficacité, pertes et coûts:

Efficacité: les deux types peuvent atteindre des niveaux d'efficacité élevés comparables (par exemple, en répondant à la DOE 2016 ou aux normes similaires), en particulier à des évaluations de puissance moyennes à grandes. Historiquement, les transformateurs d'huile avaient un léger avantage à très haute puissance (> 10 MVA), mais les types secs modernes à haute efficacité ont largement fermé cet écart pour les cotes de distribution typiques. L'efficacité spécifique doit être comparée modèle à modèle.
Coût initial: Les transformateurs de type sec ont généralement un coût d'achat initial plus élevé par KVA par rapport aux unités équivalentes à l'huile, principalement en raison du coût d'une isolation solide spécialisée et de la nécessité de plus de cuivre / fer pour gérer la dissipation thermique sans pétrole.
Coût à vie: l'image s'inverse lors de l'examen des coûts d'installation et de cycle de vie. Les types secs éliminent les coûts de la voûte (pour une utilisation à l'intérieur) et réduisent les dépenses d'entretien continues. Les types d'huile ont un coût initial inférieur mais engagent des coûts pour le confinement (s'ils sont intérieurs), un entretien potentiellement plus élevé et une conformité environnementale. Le coût total de possession (TCO) doit être évalué par application.
Capacité de chargement et surcharge:

Immené à l'huile: l'huile a une capacité thermique élevée, permettant à ces transformateurs de gérer des surcharges temporaires substantielles (généralement 150-200% pour de courtes périodes). Idéal pour les applications avec des courants de ralentissement élevés ou des charges fluctuantes.
Type sec: la masse thermique est plus faible. La capacité de surcharge est plus limitée (généralement de 120 à 150% pour les périodes courtes, très dépendantes de la classe de conception / isolation). Une bonne ventilation est essentielle pour éviter la surchauffe pendant les surcharges. Le refroidissement par air forcé (ventilateurs) peut augmenter considérablement la capacité à court terme.
Taille, poids et bruit:

Immené à l'huile: Souvent plus compact par cote KVA par rapport aux types secs en raison d'un transfert de chaleur supérieur via l'huile. Plus lourd en raison de l'huile et de la construction robuste des réservoirs.
Type à sec: généralement plus grand et physiquement plus volumineux par KVA en raison de la dépendance du refroidissement par air. Généralement plus léger que les unités remplies d'huile de notation similaire (pas de poids d'huile). Les niveaux de bruit peuvent être comparables ou légèrement plus élevés en fonction des ventilateurs de conception et de refroidissement.
Espérance de vie:

Les deux types sont conçus pour une vie à long terme, dépassant généralement 25 à 30 ans lorsqu'ils sont correctement appliqués et entretenus. Les transformateurs à l'huile, avec entretien diligent de l'huile, peuvent souvent dépasser 40 ans de service. La durée de vie de type sec est fortement influencée par la température de fonctionnement et les conditions environnementales (humidité, contaminants).
Conclusion: le bon outil pour le travail spécifique

Il n'y a pas de transformateur universellement "meilleur". Le choix optimal dépend entièrement des contraintes et priorités de l'application:

Choisissez les transformateurs de type sec lorsque:
La sécurité est primordiale (zones intérieures et occupées, emplacements sensibles au feu).
Les fuites d'huile sont inacceptables (préoccupations de nappe phréatique, chambres propres).
L'installation intérieure sans saut est souhaitée / requise.
Les frais généraux de maintenance plus faibles sont un facteur important.
L'espace permet leur plus grande empreinte.
Choisissez des transformateurs à huile lorsque:
L'installation extérieure est réalisable (sous-stations, supports de poteau / pad).
La capacité de surcharge la plus élevée possible est nécessaire.
Le coût d'achat initial le plus bas est un moteur principal (en particulier pour les notes importantes).
Les contraintes d'espace favorisent une empreinte plus petite par KVA.
Des conditions environnementales sévères (à l'exclusion du risque d'incendie) sont présentes (robustesse).