Un transformateur de 35 kV est un équipement crucial dans les systèmes d'alimentation électrique, servant à augmenter ou abaisser les niveaux de tension pour garantir une transmission et une distribution efficaces de l'énergie. En tant que fournisseur réputé de transformateurs 35 kV, je comprends l'importance de chaque composant de ces transformateurs et comment ils contribuent aux performances et à la fiabilité globales. Dans cet article de blog, j'examinerai les principaux composants d'un transformateur 35 kV, mettant en lumière leurs fonctions et leur importance.
Cœur
Le noyau est le cœur d'un transformateur de 35 kV, généralement constitué de tôles d'acier au silicium de haute qualité. Ces tôles sont empilées pour former un circuit magnétique. La fonction principale du noyau est de fournir un chemin à faible réluctance pour le flux magnétique généré par le courant alternatif dans les enroulements.
L'acier au silicium est choisi pour ses excellentes propriétés magnétiques, telles qu'une perméabilité magnétique élevée et de faibles pertes dans le noyau. Les pertes dans le noyau sont constituées de pertes par hystérésis et de pertes par courants de Foucault. Les pertes par hystérésis se produisent en raison de la magnétisation et de la démagnétisation répétées du matériau du noyau lorsque le courant alternatif change de direction. Les pertes par courants de Foucault sont causées par les courants induits circulant dans le noyau. En utilisant de fines tôles isolées les unes des autres, les pertes par courants de Foucault peuvent être considérablement réduites.
Le noyau est conçu sous différentes formes, telles que le type de noyau et le type de coque. Dans un transformateur de type noyau, les enroulements entourent le noyau, tandis que dans un transformateur de type coque, le noyau entoure les enroulements. Les transformateurs de type noyau sont plus couramment utilisés dans les applications 35 kV en raison de leur simplicité et de leur facilité de construction.
Enroulements
Les enroulements sont un autre composant essentiel d'un transformateur 35 kV. Il existe deux principaux types de bobinages : le bobinage primaire et le bobinage secondaire. L'enroulement primaire est connecté à la source de tension d'entrée, tandis que l'enroulement secondaire est connecté à la charge.
Les enroulements sont constitués de conducteurs en cuivre ou en aluminium à haute conductivité. Le cuivre est souvent préféré pour sa conductivité plus élevée, ce qui entraîne des pertes résistives plus faibles. Les conducteurs sont isolés avec des matériaux tels que du papier, de l'émail ou d'autres polymères isolants pour éviter les courts-circuits entre les spires et les couches.
Le nombre de tours dans les enroulements primaire et secondaire détermine le rapport de transformation de tension du transformateur. Selon le principe de l'induction électromagnétique, le rapport entre la tension primaire et la tension secondaire est égal au rapport entre le nombre de spires de l'enroulement primaire et le nombre de spires dans l'enroulement secondaire. Par exemple, si un transformateur de 35 kV a un enroulement primaire de 3 500 tours et un enroulement secondaire de 350 tours, le rapport de transformation de tension est de 10 : 1 et la tension secondaire sera de 3,5 kV si la tension primaire est de 35 kV.
En plus des enroulements primaires et secondaires, certains transformateurs de 35 kV peuvent également avoir des enroulements tertiaires. Les enroulements tertiaires sont utilisés à diverses fins, telles que fournir un chemin pour les courants homopolaires, alimenter des charges auxiliaires ou pour compenser la puissance réactive.
Système d'isolation
Le système d'isolation d'un transformateur de 35 kV est essentiel pour son fonctionnement sûr et fiable. Il empêche les claquages électriques entre différentes parties du transformateur, comme entre les enroulements et le noyau, et entre différents enroulements.
Les matériaux d'isolation utilisés dans les transformateurs de 35 kV comprennent de l'huile, du papier et des isolants solides. L’huile de transformateur est un moyen d’isolation et de refroidissement courant. Il possède d'excellentes propriétés diélectriques, qui peuvent résister à des tensions élevées sans se décomposer. L'huile contribue également à dissiper la chaleur générée dans le transformateur pendant le fonctionnement.
L'isolation en papier est souvent utilisée en combinaison avec l'huile. Les conducteurs des enroulements sont enveloppés de papier pour fournir une isolation supplémentaire. Des isolants solides, tels que la résine époxy, peuvent être utilisés pour les traversées et autres composants haute tension.
Le système d’isolation doit être soigneusement conçu et entretenu. Au fil du temps, l’isolation peut se dégrader en raison de facteurs tels que la chaleur, l’humidité et les contraintes électriques. Des tests d'isolation réguliers, tels que la mesure de la résistance d'isolement et du facteur de perte diélectrique, sont nécessaires pour garantir l'intégrité du système d'isolation.
Réservoir
Le réservoir est l'enceinte extérieure d'un transformateur de 35 kV. Il est généralement en acier et est conçu pour contenir le noyau, les enroulements et l’huile du transformateur. Le réservoir assure la protection mécanique des composants internes et sert également de réservoir pour l'huile.
Le réservoir est équipé de divers accessoires, tels que des indicateurs de niveau d'huile, des capteurs de température et des dispositifs de décompression. L'indicateur de niveau d'huile permet aux opérateurs de surveiller la quantité d'huile dans le réservoir. Si le niveau d'huile est trop bas, cela peut indiquer une fuite ou d'autres problèmes. Des capteurs de température sont utilisés pour mesurer la température de l'huile et des enroulements. Des températures élevées peuvent accélérer le vieillissement de l’isolation et entraîner une panne du transformateur. Des dispositifs de décompression, tels que des évents d'explosion, sont installés pour relâcher la pression dans le réservoir en cas de défaut interne, empêchant ainsi l'explosion du réservoir.
Bagues
Des traversées sont utilisées pour faire sortir les conducteurs haute tension du réservoir du transformateur tout en maintenant l'isolation électrique. Ils sont généralement en porcelaine ou en matériaux composites. Les bagues en porcelaine sont largement utilisées depuis longtemps en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques et électriques. Les traversées composites, quant à elles, sont plus légères et plus résistantes à la pollution et au vandalisme.
La conception de la traversée doit être soigneusement étudiée pour garantir une isolation et une résistance mécanique adéquates. Il doit être capable de résister aux niveaux de tension et de courant élevés, ainsi qu'aux facteurs environnementaux tels que l'humidité, la température et la pollution.
Circuit de refroidissement
Un transformateur de 35 kV génère de la chaleur pendant le fonctionnement en raison des pertes résistives dans les enroulements et des pertes dans le noyau. Si la chaleur n'est pas dissipée efficacement, la température du transformateur peut augmenter, ce qui peut endommager l'isolation et réduire la durée de vie du transformateur.
Il existe plusieurs types de systèmes de refroidissement utilisés dans les transformateurs 35 kV. Le plus courant est le système auto-refroidi immergé dans l'huile (ONAN). Dans ce système, la chaleur est transférée des enroulements et du noyau à l'huile du transformateur, puis l'huile transfère la chaleur à la surface du réservoir par convection naturelle. La surface du réservoir dissipe la chaleur dans l'air ambiant.
Un autre type est le système ONAF (immergé dans l’huile) refroidi par air forcé. Dans ce système, des ventilateurs sont utilisés pour souffler de l'air sur les ailettes du radiateur fixées au réservoir, ce qui augmente le taux de transfert de chaleur et permet au transformateur de supporter plus de charge.
Certains grands transformateurs de 35 kV peuvent également utiliser des systèmes refroidis par huile - immergés - refroidis par huile (OFAF) ou refroidis par huile - immergés dans l'eau (OFWF) pour un refroidissement plus efficace.
Changeurs de prises
Les changeurs de prises sont utilisés pour ajuster le rapport de tension du transformateur. Ils permettent au transformateur de compenser les variations de tension dans le système électrique. Il existe deux principaux types de changeurs de prises : les changeurs de prises en charge (OLTC) et les changeurs de prises hors charge (OLTC).
Les changeurs de prises en charge peuvent modifier la position de la prise pendant que le transformateur est sous tension et sous charge. Ils sont plus complexes et plus coûteux mais sont nécessaires dans les applications où la tension doit être ajustée fréquemment. Les changeurs de prises hors charge, en revanche, nécessitent que le transformateur soit mis hors tension avant de pouvoir modifier la position de la prise. Ils sont plus simples et moins chers et conviennent aux applications où l'ajustement de la tension n'est pas nécessaire très souvent.
En tant que fournisseur de transformateurs 35 kV, nous proposons une large gamme de transformateurs de haute qualité avec différentes configurations et fonctionnalités. En plus de nos transformateurs 35kV, nous proposons également d'autres types de transformateurs, tels que leSérie S20 - Transformateur immergé dans l'huile à efficacité énergétique secondaire 10 kV,S(B)H15 - Transformateur de puissance en alliage amorphe scellé série M, etSérie S22 - Transformateur immergé dans l'huile à efficacité énergétique 10 kV. Ces transformateurs sont conçus pour répondre aux divers besoins de nos clients en termes d'efficacité énergétique, de fiabilité et de performances.
Si vous êtes intéressé par nos transformateurs 35 kV ou d'autres produits, n'hésitez pas à nous contacter pour plus d'informations et discuter de vos besoins spécifiques. Notre équipe d'experts est prête à vous aider à trouver la solution de transformateur la plus adaptée à votre application.
Références
- "Ingénierie des transformateurs : conception, technologie et diagnostics" par J. Arrillaga et NR Watson.
- Roger C. Dugan, Mark F.
- Norme IEEE C57.12.00 - 2010, « Exigences générales standard pour les transformateurs de distribution, de puissance et de régulation immergés dans les liquides ».