中文简体Dans le réseau vaste et complexe du réseau électrique, des usines de production d'électricité aux sous-stations de distribution locales, on trouvera systématiquement un équipement critique: le Transformateur immergé d'huile . Une question courante de ceux qui en dehors du domaine du génie électrique est la raison pour laquelle ces appareils essentiels sont remplis de milliers de litres d'huile minérale. La réponse réside dans une combinaison de physique fondamentale et d'ingénierie pratique, principalement centrée sur l'isolation et le refroidissement.
La fonction principale: isolation électrique
À la base, un transformateur contient un enroulement primaire et secondaire enroulé autour d'un noyau en acier laminé. En fonctionnement, ces enroulements transportent de l'électricité à des tensions extrêmement élevées, dépassant parfois des centaines de milliers de volts. Le potentiel électrique entre ces enroulements et le réservoir mis à la terre du transformateur est immense.
L'air est un mauvais isolant à ces niveaux et distances de tension. Pour éviter un arc électrique catastrophique ou un court-circuit entre les composants, un milieu isolant supérieur est nécessaire. L'huile de transformateur, une huile minérale hautement raffinée, possède une excellente résistance diélectrique - plus élevé que l'air. En submergeant le noyau et les enroulements, l'huile empêche efficacement la dégradation électrique, garantissant que les composants internes sont isolés en toute sécurité les uns des autres et l'enceinte du transformateur.
Le rôle secondaire critique: dissipation de chaleur
Les transformateurs ne sont pas efficaces à 100%. L'énergie est principalement perdue comme chaleur due à des pertes résistives dans les enroulements (pertes I2R) et aux pertes magnétiques dans le noyau (courants de Foucault et hystérésis). Cette chaleur doit être dissipée en continu pour empêcher la surchauffe, ce qui peut dégrader le papier d'isolation entourant les enroulements et finalement entraîner une défaillance du transformateur.
Les transformateurs immergés en pétrole tirent parti de la capacité thermique élevée de l'huile et des propriétés convectives pour le refroidissement. Alors que l'huile en contact avec le noyau et les enroulements se réchauffe, elle devient moins dense et augmente. Des couvains d'huile plus frais et plus dense pour prendre sa place. Ce cycle de convection naturel déplace la chaleur vers les nageoires de radiateur externe du transformateur, où elle est dissipée dans l'air environnant. Dans les plus grands transformateurs, ce processus est souvent assisté par des pompes et des ventilateurs pour améliorer la circulation et la capacité de refroidissement.
Avantages de protection et de diagnostic supplémentaires
L'huile remplit plusieurs autres fonctions importantes:
Préservation du noyau et des enroulements: l'huile crée un environnement qui protège le papier interne et l'isolation à base de cellulose de l'humidité et de l'oxygène, qui peuvent provoquer de la corrosion et réduire les propriétés isolantes au fil du temps.
Suppression de l'arc: En cas d'arc électrique interne, l'huile aide à éteindre l'arc et à empêcher sa propagation soutenue, bien qu'un tel événement génère généralement des gaz qui indiquent une faute grave.
Surveillance des conditions: l'huile elle-même agit comme un liquide diagnostique. En échantillonnant et en analysant régulièrement l'huile, les techniciens peuvent évaluer la santé du transformateur. Ils peuvent tester:
Force diélectrique: pour confirmer que sa capacité isolante reste élevée.
Teneur en eau: Comme l'humidité réduit les propriétés isolantes.
Analyse des gaz dissous (DGA): La présence et la concentration de gaz spécifiques dissous dans l'huile (comme l'hydrogène, le méthane et l'acétylène) sont des indicateurs clés du développement de failles, telles que la surchauffe, la décharge partielle ou l'arc.
Considérations et entretien
Bien que très efficace, l'utilisation de l'huile introduit des considérations spécifiques. L'huile doit être maintenue exempte d'humidité et de contaminants particulaires pour maintenir ses propriétés isolantes. De plus, en tant que substance inflammable, des mesures doivent être en place pour contenir l'huile et gérer le risque d'incendie, comme l'installation des murs de souffle, les systèmes de suppression du feu ou l'utilisation d'esters synthétiques moins inflammables dans des zones à haut risque.
L'entretien régulier, y compris les tests de pétrole, la filtration et l'inspection périodique, est donc obligatoire pour garantir la fiabilité et la sécurité à long terme d'un transformateur immergé d'huile.
La pratique des transformateurs submergeant dans l'huile n'est pas un artefact historique mais une solution continue et bien conçue aux problèmes jumeaux de l'isolation et de la gestion thermique. Le transformateur immergé de l'huile reste la pierre angulaire de l'infrastructure électrique moderne en raison de sa fiabilité, de son efficacité et de ses précieuses données de diagnostic que son huile fournit, garantissant la transmission et la distribution et la distribution de puissance électrique stable et continue.
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