Qu'est-ce qu'un transformateur immergé dans l'huile avec réservoir d'expansion ?
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Qu'est-ce qu'un transformateur immergé dans l'huile avec un conservateur?
Dans les transformateurs de distribution et de puissance immergés dans l'huile, l'huile minérale isolante joue un double rôle. Elle assure une isolation électrique essentielle entre les enroulements haute tension, tout en agissant comme un fluide de refroidissement pour dissiper la chaleur interne. Cependant, lors du fonctionnement du transformateur sous des charges électriques et des températures ambiantes variables, le volume de cette huile change constamment.
Qu'est-ce qu'un transformateur immergé dans l'huile avec un conservateur?
Pour gérer ces variations de volume en toute sécurité sans provoquer la rupture de la cuve principale en acier, les ingénieurs utilisent des transformateurs immergés dans l'huile avec un conservateur, également appelés dans le secteur de l'énergie transformateurs de type Conservator ou transformateurs équipés d'un réservoir d'expansion.
Voici une explication de la conception, du principe de fonctionnement technique et des principaux avantages de ce type traditionnel de transformateur de distribution d'énergie.
Conception de base : Le rôle du conservateur
La principale caractéristique qui distingue un transformateur immergé dans l'huile avec un conservateur est la présence d'un réservoir cylindrique monté horizontalement au-dessus de la cuve principale du transformateur, connu sous le nom de conservateur ou réservoir d'expansion.
Cuve principale : Cette cuve est entièrement remplie d'huile isolante et contient le noyau en tôle d'acier laminée et les enroulements en cuivre ou en aluminium.
Conservateur : Ce réservoir n'est que partiellement rempli d'huile, généralement à environ la moitié de son volume. L'espace restant à l'intérieur du conservateur contient de l'air. Un tube robuste relie directement la cuve principale au dessous du conservateur.
Principe de fonctionnement technique : Comment le système "respire"-t-il?
Le fonctionnement d'un transformateur immergé dans l'huile avec un conservateur repose sur un processus mécanique appelé "respiration".
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Phase d'expansion, charge élevée ou températures élevées
Lorsque le transformateur est soumis à une charge électrique élevée ou que la température ambiante augmente, les enroulements génèrent une quantité importante d'énergie thermique. Cette chaleur est transférée à l'huile isolante, ce qui provoque l'expansion de l'huile et l'augmentation de son volume. Étant donné que la cuve principale est scellée et entièrement remplie, l'huile dilatée monte par le tube de connexion et pénètre dans le conservateur supérieur. À mesure que le niveau d'huile augmente dans le conservateur, l'air interne est expulsé vers l'atmosphère.
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Phase de contraction, charge légère ou basses températures
Lorsque la demande électrique diminue ou que le transformateur refroidit pendant la nuit, le volume d'huile se contracte. Le niveau d'huile diminue à l'intérieur du conservateur supérieur, et l'huile retourne dans la cuve principale pour s'assurer que le noyau et les enroulements sont toujours entièrement immergés. Pour combler le vide résultant à l'intérieur du conservateur, l'air extérieur est aspiré dans le système.
Gestion de l'humidité : Le déshydrateur
Étant donné que le transformateur aspire constamment l'air extérieur pendant la phase de contraction, il existe un risque important d'entrée d'humidité atmosphérique dans le système. Les gouttelettes d'eau réduisent considérablement la rigidité diélectrique de l'huile du transformateur, ce qui peut provoquer un court-circuit interne et une défaillance de l'isolation.
Pour éviter cela, les transformateurs immergés dans l'huile avec un conservateur sont équipés d'un déshydrateur monté sur le tube d'entrée d'air du conservateur.
Ce dispositif contient des cristaux de gel de silice. Lorsque l'air extérieur est aspiré dans le conservateur, il passe à travers ces cristaux qui absorbent chimiquement l'humidité, garantissant que seul de l'air 100 % sec pénètre dans le conservateur.
Remarque : Le gel de silice actif est généralement de couleur bleue ou orange, et il devient rose ou vert lorsqu'il est saturé d'humidité et qu'il doit être remplacé.
Principaux avantages des transformateurs immergés dans l'huile avec un conservateur
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Surveillance visuelle continue
Étant donné que le conservateur est équipé d'un indicateur de niveau d'huile externe magnétique ou en verre, les techniciens peuvent surveiller visuellement le niveau d'huile à l'intérieur du système à une distance de sécurité lors des rondes de maintenance régulières.
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Réduction de l'oxydation de l'huile dans la cuve principale
En limitant la zone de contact de l'air avec l'huile au conservateur supérieur de plus petite taille, la grande quantité d'huile présente à l'intérieur de la cuve principale n'est pas directement en contact avec l'oxygène atmosphérique. Cette conception localisée ralentit considérablement le taux d'oxydation de l'huile et la formation de dépôts.
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Intégration facile des accessoires de protection interne
La structure des tubes entre la cuve principale et le conservateur offre un emplacement idéal pour l'installation de dispositifs de protection mécanique importants, tels que le relais Buchholz. Ce relais à gaz détecte les arcs électriques internes, l'accumulation de gaz ou les surtensions soudaines d'huile, et déclenche automatiquement les disjoncteurs pour isoler le transformateur avant que des pannes catastrophiques ou des explosions ne se produisent.
Comparaison technique : Transformateur immergé dans l'huile avec conservateur versus transformateur hermétique
Caractéristique de contrôle de l'expansion de l'huile :
Transformateur immergé dans l'huile avec conservateur : Le contrôle se fait via un conservateur supérieur.
Transformateur hermétique : Le contrôle se fait via les parois ondulées flexibles de la cuve.
Caractéristique de contact avec l'atmosphère :
Transformateur immergé dans l'huile avec conservateur : Il y a un contact avec l'atmosphère via une respiration contrôlée par un déshydrateur.
Transformateur hermétique : Il n'y a aucun contact avec l'atmosphère, car il est entièrement scellé.
Caractéristique de maintenance :
Transformateur immergé dans l'huile avec conservateur : Maintenance faible à moyenne, nécessite une vérification du gel de silice.
Transformateur hermétique : Ne nécessite pratiquement aucune maintenance.
Caractéristique d'intégration de la protection :
Transformateur immergé dans l'huile avec conservateur : Accepte facilement l'installation d'un relais Buchholz pour la détection des gaz.
Transformateur hermétique : Utilise des soupapes de décharge de pression et des dispositifs de protection spécifiques aux transformateurs hermétiques.
Meilleure application :
Transformateur immergé dans l'huile avec conservateur : Convient aux réseaux de puissance moyenne à élevée en kVA et aux grandes sous-stations.
Transformateur hermétique : Convient aux kiosques extérieurs compacts de faible à moyenne puissance en kVA.
Liste de contrôle rapide pour le volume et la maintenance
Si vous proposez ou achetez un transformateur immergé dans l'huile avec un conservateur, tenez compte des règles de fonctionnement standard suivantes :
Vérification de la couleur du déshydrateur : Les équipes de maintenance doivent vérifier régulièrement la couleur du gel de silice. S'il a changé de couleur par rapport à sa couleur active d'origine, il doit être remplacé immédiatement pour protéger l'huile.
Maintien du niveau minimum : L'huile à l'intérieur du conservateur ne doit jamais descendre en dessous de la ligne minimale indiquée sur l'indicateur de niveau, même par des températures hivernales négatives, afin d'éviter d'aspirer de l'air dans la cuve principale des enroulements.
Protection des points d'étanchéité : La zone du joint entre le tube de la cuve principale et le conservateur doit être vérifiée pour détecter d'éventuelles fuites lors des inspections thermographiques standard.
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