Guide complet des systèmes de refroidissement des transformateurs: méthodes, classifications et critères de sélection

Les transformateurs sont essentiels dans les systèmes d'énergie électrique, facilitant la transmission et la distribution efficaces de l'électricité. Cependant, leur opération génère de la chaleur due à des pertes inhérentes, nécessitant des mécanismes de refroidissement efficaces pour maintenir les performances, la sécurité et la longévité. Ce guide plonge dans les différentes méthodes de refroidissement du transformateur, leurs classifications et les facteurs influençant leur sélection.

Comprendre le refroidissement du transformateur

Les transformateurs fonctionnent en convertissant l'énergie électrique d'un niveau de tension à un autre. Au cours de ce processus, des pertes se produisent sous forme de chaleur dans le noyau et les enroulements. S'il n'est pas géré de manière adéquate, cette chaleur peut conduire à:

• Efficacité réduite : les températures élevées augmentent la résistance, entraînant des pertes d'énergie plus élevées.

• Dégradation de l'isolation : une chaleur excessive peut détériorer les matériaux isolants, provoquant potentiellement des échecs.

• Durée de vie raccourcie : La surchauffe continue accélère l'usure, réduisant la vie opérationnelle du transformateur.

• Dangers de sécurité : Les transformateurs surchauffés présentent des risques d'incendie ou d'explosion, en particulier dans les unités à haute capacité.

Méthodes de refroidissement du transformateur

Les méthodes de refroidissement sont classées en fonction du milieu de refroidissement (air, huile, eau) et le mode de circulation (naturel ou forcé). Vous trouverez ci-dessous un aperçu complet:

1. Transformers de type sec (refroidi à l'air)

• Air Natural (AN) : utilise une convection naturelle de l'air pour dissiper la chaleur. Convient aux petits transformateurs à faible puissance.

• Air forcé (AF) : emploie des ventilateurs ou des souffleurs pour améliorer la circulation de l'air, améliorant la dissipation de la chaleur. Idéal pour les transformateurs de taille moyenne.

2. Transformers immeurés à l'huile

• Huile naturel air naturel (onan) : le transformateur est immergé dans l'huile; La chaleur est transférée à l'huile, qui circule naturellement et la chaleur est dissipée par une convection d'air naturelle.

• Air naturel d'huile Forcé (ONAF) : similaire à l'onan, mais avec la circulation d'air forcée à l'aide de ventilateurs pour améliorer la dissipation de la chaleur.

• L'air forcé d'huile forcé (OFAF) : implique la circulation forcée de l'huile (via les pompes) et de l'air (via les ventilateurs), offrant un refroidissement efficace pour les transformateurs à haute capacité.

• Eau forcée d'huile forcée (OFWF) : Caractéristiques de la circulation forcée de l'huile et de l'eau, avec de l'huile passant par des échangeurs de chaleur refroidis par l'eau, adaptés à des transformateurs à très haute capacité.

• Air forcé d'huile Natural (OFAN) : combine la circulation forcée de l'huile avec un refroidissement naturel de l'air, offrant un équilibre entre l'efficacité et la complexité.

• Water Natural Air Natural (WNA) : utilise une convection naturelle de l'eau et de l'air pour le refroidissement, généralement dans des applications spécialisées.

• Eau forcée à l'air naturel (WFAN) : implique une circulation de l'eau forcée avec un refroidissement naturel de l'air, offrant une dissipation de chaleur accrue.

• L'huile forcée d'eau forcée (WFOF) : présente une circulation forcée de l'eau et de l'huile, avec de l'huile passant par des échangeurs de chaleur refroidis par l'eau, adapté aux transformateurs à haute capacité.

• L'air forcé d'eau forcé (WFOA) : implique une circulation forcée de l'eau et de l'air, offrant un refroidissement efficace pour les grands transformateurs.

Classifications de refroidissement

Les classifications de refroidissement sont standardisées pour indiquer l'élévation maximale de température admissible au-dessus de la température ambiante:

• Classe A : augmentation de température maximale de 55 ° C.

• Classe B : augmentation de température maximale de 65 ° C.

• Classe C : augmentation de température maximale de 80 ° C.

• Classe F : augmentation de température maximale de 105 ° C.

• Classe H : augmentation de température maximale de 125 ° C.

Ces classifications aident à déterminer la méthode et les matériaux de refroidissement appropriés pour assurer la fiabilité et la longévité du transformateur.

Facteurs influençant la sélection des méthodes de refroidissement

La sélection de la méthode de refroidissement appropriée dépend de plusieurs facteurs:

• Évaluation du transformateur : Les transformateurs à capacité supérieure nécessitent des méthodes de refroidissement plus efficaces.

• Température ambiante : les environnements plus chauds peuvent nécessiter des systèmes de refroidissement améliorés.

• Emplacement de l'installation : Les installations intérieures peuvent bénéficier de transformateurs de type sec, tandis que les paramètres extérieurs peuvent accueillir des types d'huile.

• Considérations de coûts : les méthodes de refroidissement avancées comme l'OFWF sont plus chères mais offrent des performances supérieures.

• Règlement sur la sécurité et l'environnement : Dans certaines industries, les problèmes de sécurité concernant les risques d'incendie ou les réglementations environnementales peuvent dicter l'utilisation de systèmes de refroidissement à sec ou moins dangereux.

Conclusion

Le refroidissement efficace est primordial pour les performances et la sécurité du transformateur. Comprendre les différentes méthodes de refroidissement et classifications permet la sélection du système le plus approprié pour des applications spécifiques, garantissant un fonctionnement efficace et fiable.