Transformateur sec : reposant sur la convection de l’air pour son refroidissement, il est généralement utilisé pour les transformateurs de faible puissance, tels que l’éclairage local et les circuits électroniques. Dans les systèmes électriques, les transformateurs secs sont couramment utilisés comme transformateurs de turbine à vapeur, transformateurs de chaudière, transformateurs d’évacuation des cendres, transformateurs d’épuration des poussières, transformateurs de désulfuration, etc., avec un rapport de transformation de 6000 V / 400 V, destinés à des charges dont la tension nominale est de 380 V. Le ventilateur à flux transversal utilisé dans les transformateurs secs est un type de ventilateur dépourvu de directrices à l’entrée et à la sortie, spécifiquement conçu pour le refroidissement des transformateurs secs. Ses composants principaux comprennent : un moteur asynchrone à induction monophasé ou triphasé à faible puissance, une roue à flux transversal, un carter et un dispositif de guidage de l’air.
Système de régulation de la température pour transformateur à sec
Le fonctionnement sûr et la durée de vie des transformateurs secs dépendent dans une large mesure de la sécurité et de la fiabilité de l’isolation des enroulements du transformateur. Le dépassement de la température de résistance à l’isolation par la température des enroulements provoque des dommages à l’isolation, ce qui constitue l’une des principales raisons pour lesquelles les transformateurs ne peuvent pas fonctionner normalement. La surveillance et la commande d’alarme de la température de fonctionnement du transformateur sont très importantes. Cet article présentera brièvement le système de contrôle de température de la série GTB.
(1) Commande automatique du ventilateur : Les signaux de température sont mesurés par une thermistance Pt100 intégrée au point le plus chaud de l’enroulement basse tension. La charge du transformateur augmente et la température de fonctionnement s’élève. Lorsque la température de l’enroulement atteint 110 ℃, le système démarre automatiquement le ventilateur pour le refroidissement ; lorsque la température de l’enroulement chute à 90 ℃, le système arrête automatiquement le ventilateur.
(2) Alarme et déclenchement par surchauffe : Le signal de température de l’enroulement ou du noyau est capté à l’aide d’une thermistance non linéaire PTC intégrée dans l’enroulement basse tension. Lorsque la température de l’enroulement du transformateur continue d’augmenter et atteint 155 ℃, le système émet un signal d’alarme par surchauffe ; si la température continue d’augmenter jusqu’à 170 ℃, le transformateur ne peut plus fonctionner et un signal de déclenchement par surchauffe doit être envoyé au circuit de protection secondaire afin de déclencher rapidement le transformateur.
(3) Système d’affichage de la température : En utilisant une thermistance Pt100 intégrée dans l’enroulement basse tension pour mesurer les variations de température, la température de chaque enroulement par phase peut être affichée directement (inspection triphasée et affichage de la valeur maximale ; la température maximale historique peut également être enregistrée). La température maximale peut être transmise sous forme de signal analogique de 4 à 20 mA. Si une transmission à distance vers un ordinateur (jusqu’à 1 200 m) est nécessaire, une interface informatique peut être ajoutée, permettant à un seul émetteur de surveiller simultanément jusqu’à 31 transformateurs. L’alarme de surchauffe et la déclenchement du système peuvent également être déclenchés par les signaux provenant de la thermistance Pt100, améliorant ainsi davantage la fiabilité du système de protection contre les surchauffes.
Méthodes de protection des transformateurs à sec
Selon les caractéristiques de l’environnement d’utilisation et des exigences en matière de protection, les transformateurs secs peuvent être équipés de différentes enveloppes. En général, une enveloppe de protection IP20 est utilisée pour empêcher l’entrée d’objets étrangers solides dont le diamètre dépasse 12 mm ainsi que de petits animaux tels que des souris, des serpents, des chats et des moineaux, ce qui évite des pannes graves telles que des courts-circuits et des coupures de courant, tout en assurant une barrière de sécurité autour des parties sous tension.
Méthode de refroidissement du transformateur sec
Les méthodes de refroidissement des transformateurs secs se divisent en refroidissement naturel par air (AN) et refroidissement forcé par air (AF). Lors du refroidissement naturel par air, le transformateur peut fonctionner en continu pendant une longue période à sa puissance nominale. Lorsqu’un refroidissement forcé par air est utilisé, la puissance de sortie du transformateur peut être augmentée de 50 %. Ce mode convient aux fonctionnements en surcharge intermittente ou en surcharge d’urgence ; toutefois, en raison de l’augmentation importante des pertes sous charge et de la tension d’impédance lors de la surcharge, le transformateur se trouve dans un état de fonctionnement non économique et ne doit pas être soumis à un fonctionnement en surcharge continue prolongée.
Capacité de surcharge des transformateurs secs
La capacité de surcharge des transformateurs à sec est liée à la température ambiante, à l’état de charge avant la surcharge (charge initiale), à l’isolation et à la dissipation thermique du transformateur, ainsi qu’à la constante de temps de chauffage. Si nécessaire, la courbe de surcharge du transformateur à sec peut être obtenue auprès du fabricant.
Comment exploiter sa capacité de surcharge ?
(1) Lors du choix du calcul de la puissance nominale du transformateur, il est conseillé de la réduire de manière appropriée : tenir pleinement compte de la possibilité de surcharges à court terme pour certains équipements tels que les laminoirs et les postes de soudage – essayer d’exploiter la forte capacité de surcharge des transformateurs secs afin de réduire la puissance nominale du transformateur ; pour les lieux caractérisés par des charges inégales, tels que les zones résidentielles avec éclairage nocturne, les installations culturelles et de loisirs, ainsi que les centres commerciaux équipés de climatisation et d’éclairage diurne, leur capacité de surcharge peut être pleinement exploitée en réduisant de façon appropriée la puissance nominale du transformateur, de sorte que leur temps de fonctionnement principal se situe à pleine charge ou en surcharge à court terme.
(2) Peut réduire la capacité ou la quantité de secours : Dans certains endroits, l’exigence relative au coefficient de réserve des transformateurs est élevée, ce qui conduit à la sélection de transformateurs à forte capacité et en grand nombre pour les projets. En exploitant la capacité de surcharge du transformateur, sa capacité de réserve peut être réduite lors de son dimensionnement ; le nombre d’unités de secours peut également être diminué. Lorsque le transformateur fonctionne en surcharge, il est essentiel de surveiller sa température de fonctionnement : si celle-ci atteint 155 ℃ (avec déclenchement d’une alarme), des mesures doivent être prises pour réduire la charge (en supprimant certaines charges secondaires) afin d’assurer une alimentation électrique sécurisée de la charge principale.
Méthode de ligne de sortie basse tension et coordination des interfaces du transformateur sec
Les transformateurs secs ne nécessitent pas d’être installés dans des locaux séparés en raison de l’absence d’huile, ce qui signifie qu’il n’y a aucun risque d’incendie, d’explosion ou de pollution. Par conséquent, les normes et réglementations électriques ne stipulent pas que les transformateurs secs doivent être placés dans des locaux séparés. En particulier, avec la nouvelle série SC(B)9, les pertes et le bruit ont été réduits à de nouveaux niveaux, créant ainsi les conditions permettant d’installer les transformateurs et les tableaux basse tension dans la même salle de distribution.
(1) Barre bus basse tension standardisée fermée : Si une barre bus fermée (également appelée barre bus enfichable ou système de barres bus compactes) est sélectionnée pour le câblage d’un projet, le transformateur correspondant peut fournir des bornes standard pour barres bus fermées afin de faciliter la connexion avec les barres bus externes. Produits dotés d’un boîtier (IP20), avec une bride pour barre bus fermée fournie sur le couvercle supérieur du boîtier ; produits sans boîtier (IP00), ne disposant que de blocs de bornes pour barres bus fermées.
(2) Sortie latérale horizontale de la barre omnibus basse tension : Lorsque le transformateur est placé côte à côte avec le tableau de distribution basse tension, afin de faciliter la connexion entre ses bornes, le transformateur peut fournir une sortie latérale horizontale de la barre omnibus basse tension, généralement adaptée à des tableaux basse tension tels que GGD, GCK, MNS, etc. L’usine de fabrication du transformateur et l’usine de fabrication des interrupteurs doivent signer un procès-verbal de coordination d’interface afin de confirmer les dimensions détaillées de l’interface coordonnée et de garantir une installation sur site fluide.
(3) Sortie latérale sur barre omnibus verticale basse tension standard : Similaire à la sortie latérale sur barre omnibus horizontale, lorsqu’on utilise des écrans domino ou d’autres barres omnibus comme tableaux de distribution basse tension disposés verticalement, les transformateurs peuvent fournir une sortie latérale sur barre omnibus verticale basse tension.
Actuellement, la production annuelle de transformateurs secs à isolation résine en Chine a atteint 10 000 MVA, ce qui en fait l’un des pays au monde disposant du plus grand volume de production et de vente de transformateurs secs.
Avec la promotion et l’application de la série SC (B) 9 à faible niveau sonore (le bruit des transformateurs de distribution inférieurs à 2500 kVA a été réduit à moins de 50 dB) et économes en énergie (les pertes à vide ont été réduites de 25 %), les indicateurs de performance et les technologies de fabrication des transformateurs secs en Chine ont atteint un niveau avancé mondial. Grâce à la promotion et à l’application des transformateurs secs, leurs technologies de production et de fabrication ont également connu des progrès significatifs. Il est possible de prévoir que les transformateurs secs futurs se développeront davantage dans les domaines suivants.
(1) Économie d’énergie et faible niveau sonore : Grâce à l’introduction de nouvelles tôles en acier au silicium à faible consommation, de structures d’enroulement en feuille, de joints d’âme en escalier, des exigences en matière de protection de l’environnement, de recherches approfondies sur le bruit, ainsi que de nouveaux matériaux, procédés et technologies tels que la conception optimisée par ordinateur, les futurs transformateurs secs seront plus économes en énergie et plus silencieux.
(2) Haute fiabilité : L’amélioration de la qualité et de la fiabilité des produits constituera une quête incessante pour les hommes. De nombreuses recherches fondamentales ont été menées sur le calcul des champs électromagnétiques, les phénomènes de propagation d’ondes, le procédé de coulée, l’élévation de température aux points chauds, les mécanismes de décharge partielle, le système d’assurance qualité et l’ingénierie de la fiabilité, tout en menant activement des certifications en fiabilité afin d’améliorer encore davantage la fiabilité et la durée de vie des transformateurs à sec.
(3) Certification des caractéristiques environnementales : Conformément à la norme européenne HD464, des recherches et certifications seront menées sur les caractéristiques de résistance aux intempéries (C0, C1, C2), de résistance environnementale (E0, E1, E2) et de résistance au feu (F0, F1, F2) des transformateurs secs.
(4) avec la hausse continue de la charge électrique urbaine, les sous-stations régionales du réseau électrique urbain sont de plus en plus intégrées au cœur des charges, tels que le centre-ville, les zones résidentielles ainsi que les grandes usines et mines. Les transformateurs électriques centraux à haute capacité de 35 kV destinés aux zones résidentielles seront largement utilisés.