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Types de transformateurs immergés dans l’huile

• Single-phase
  Noyau de fer empilé à deux colonnes monophasé, noyau à quatre colonnes avec culasse latérale à une seule colonne monophasé, noyau de fer empilé à double colonne monophasé, noyau de fer radial empilé monophasé, etc., généralement utilisés dans les transformateurs basse tension, à fort courant ou de faible puissance.
   
• Three-phase
  Noyau ferreux empilé de type colonne à trois phases, noyau ferreux à cinq colonnes de type culasse latérale à trois phases, noyau ferreux empilé à double cadre à trois phases, noyau ferreux empilé pour réacteur triphasé, ainsi que d’autres configurations, pouvant être utilisés pour augmenter ou diminuer simultanément la tension du système triphasé.
   
• Transformateur de puissance
  Le convertisseur de tension électrique peut être utilisé dans divers contextes, notamment pour l’augmentation ou la réduction de la tension, dans les centrales électriques, les postes de transformation et de distribution, les stations de conversion de tension, ainsi que dans les installations d’énergie solaire et d’autres applications à forte consommation d’énergie. Lorsque la capacité de régulation de la tension est insuffisante, il permet de répondre aux besoins fondamentaux tout en réduisant les pertes. En cas de problèmes liés au transport d’électricité sur de longues distances, nous proposons également des solutions adaptées à ce type de situation.
   
• Transformateur de distribution
  Un transformateur de tension de 10 kV à 35 kV ou moins est requis pour la distribution électrique. Il convient aux différents types d’énergie électrique, aux zones de distribution spéciales, et s’adapte aux charges importantes, aux fortes contraintes, ainsi qu’aux applications à haute tension. Sa conception est robuste, flexible et offre une longue durée de vie.
   
• Transformateur de distribution hermétiquement scellé
  Le transformateur de distribution hermétiquement scellé est généralement utilisé dans des environnements caractérisés par une forte humidité, la présence de poussière, de cendres et de gaz corrosifs. Étant donné que l’huile sous pression n’est pas en contact avec l’air extérieur, ses propriétés demeurent inchangées, ce qui prolonge la durée de vie du régulateur de tension ; ainsi, ce type de régulateur est pratiquement exempt d’entretien.
   
  
   

Principe de fonctionnement d’un transformateur immergé dans l’huile

Le transformateur immergé dans l’huile comporte un noyau ferreux, sur lequel sont enroulées deux bobines isolées l’une de l’autre. Parmi celles-ci, la bobine reliée à la source d’alimentation est appelée bobine primaire, tandis que celle qui fournit l’énergie électrique est dite bobine secondaire. Lorsque la tension du réseau alternatif est appliquée à la bobine primaire, un courant alternatif y circule, engendrant un flux magnétique alternatif dans le noyau ferreux. Ce flux magnétique alternatif traverse non seulement la bobine primaire, mais aussi la bobine secondaire, ce qui induit respectivement dans les deux bobines des tensions électromotrices E1 et E2. À ce moment-là, si la bobine du côté secondaire est connectée à la charge du circuit externe, un courant s’écoule vers cette charge, ce qui signifie que la bobine secondaire délivre une puissance. Le rapport entre les forces électromotrices induites aux bornes des côtés primaire et secondaire du transformateur immergé dans l’huile est égal au rapport du nombre de spires des bobines primaire et secondaire. Ainsi, lorsque le nombre de spires des bobines primaire et secondaire diffère, la tension peut être modifiée. Par rapport aux transformateurs classiques, son mode de refroidissement présente une légère particularité : lors du fonctionnement des transformateurs de puissance immergés dans l’huile, la chaleur générée par les enroulements et le noyau ferreux est d’abord transférée à l’huile, puis dissipée vers le milieu de refroidissement via l’huile.

Quelle est la fonction de l’huile dans les transformateurs immergés dans l’huile ?

• Isolation
  La première fonction de l’huile de transformateur immergée est l’isolation, et la résistance diélectrique de l’huile de transformateur est nettement supérieure à celle de l’air. L’immersion des matériaux isolants dans l’huile permet d’accroître la résistance diélectrique et de prévenir l’effet dégradant de l’humidité.
   

• Dissipation de la chaleur
  La deuxième fonction de l’huile de transformateur est d’évacuer la chaleur. L’huile de transformateur possède une capacité calorifique spécifique élevée et peut servir de fluide de refroidissement. La chaleur produite lors du fonctionnement du transformateur entraîne une dilatation et une montée de l’huile située à proximité du noyau ferromagnétique et des enroulements. Grâce à la convection ascendante et descendante de l’huile, la chaleur est dissipée par le radiateur, assurant ainsi le bon fonctionnement du transformateur.
   

• Suppression d’arc.
  La troisième fonction de l’huile de transformateur est son effet d’extinction des arcs. Sur les commutateurs à prise sous charge des disjoncteurs et des transformateurs, des arcs électriques se produisent lorsque les contacts s’ouvrent ou se ferment. L’huile de transformateur possède une bonne conductivité thermique ; sous l’effet de la température élevée de l’arc, elle se décompose en libérant une grande quantité de gaz, ce qui augmente la pression et améliore les performances d’extinction de l’arc du milieu isolant, permettant ainsi d’éteindre rapidement l’arc.
   

Composants d'un transformateur immergé dans l'huile

• Noyau de fer
  Le noyau ferreux du transformateur constitue la partie du circuit magnétique et l’ossature de l’appareil ; il est composé d’une colonne de noyau, d’un entrefer (ou culasse) et d’un dispositif de serrage. La partie de la bobine située sur le noyau correspond à la colonne du noyau. La partie qui relie les colonnes du noyau pour former un circuit magnétique fermé est appelée l’entrefer. Le dispositif de serrage sert à maintenir le noyau en place, à fixer la bobine et à immobiliser les conducteurs de sortie. La bobine est montée sur une colonne ferreuse, tandis que l’entrefer assure la fermeture de l’ensemble du circuit magnétique. Le noyau est réalisé en tôles d’acier au silicium, présentant une bonne perméabilité magnétique et de faibles pertes par hystérésis. Trois enroulements triphasés, A, B et C, sont disposés sur le noyau ferreux ; chaque enroulement est lui‑même divisé en un enroulement haute tension et un enroulement basse tension, l’enroulement basse tension étant généralement placé à l’intérieur, autour de l’enroulement haute tension. Afin de réduire les pertes par hystérésis et par courants de Foucault dans le noyau, celui‑ci est le plus souvent constitué de tôles d’acier au silicium à forte teneur en silicium, d’une épaisseur comprise entre 0,35 et 0,5 mm, ces tôles étant recouvertes d’une peinture isolante.
   
• Enroulement
  L’enroulement constitue la partie active du circuit du transformateur et est généralement réalisé en fil d’aluminium ou de cuivre, recouvert d’une émail isolant et enveloppé de papier. Selon la disposition respective des enroulements haute et basse tension, les enroulements se divisent en types concentriques et superposés. Dans le cas d’un enroulement concentrique, afin de faciliter l’enroulement et l’isolation du noyau, l’enroulement basse tension est habituellement placé à proximité de la colonne du noyau ; pour un enroulement superposé, l’enroulement basse tension est généralement disposé près du culasse afin de réduire la distance d’isolation.
   
• Manchon d'isolation
  Le dispositif de sortie du conducteur est le manchon d’isolation, composé d’une tige conductrice centrale et d’un manchon en porcelaine. Le traversée d’isolation constitue l’élément de liaison entre les enroulements haute et basse tension du transformateur de puissance et la ligne extérieure. Les conducteurs des enroulements haute et basse tension du transformateur sont sortis du réservoir vers l’extérieur, tout en étant isolés du réservoir mis à la terre. La traversée assure non seulement l’isolation des conducteurs par rapport à la masse, mais elle sert également de support fixe pour ces conducteurs. Par conséquent, la traversée du transformateur de puissance doit présenter une rigidité diélectrique nominale adéquate, une résistance mécanique suffisante ainsi qu’une bonne stabilité thermique. Il existe de nombreuses formes de traversées, classées selon leur structure en traversées entièrement en porcelaine, en traversées à remplissage d’huile ou en traversées à condensateur. Afin de réduire les fuites dues à la poussière et à la pluie, le manchon d’isolation en porcelaine présente une forme d’ombrelle à plusieurs étages.
   
• Réservoir de stockage de pétrole
  Le réservoir de stockage d’huile, également appelé « coussin d’huile », est utilisé lorsque le transformateur est en service : l’huile se dilate sous l’effet de la chaleur, puis, lorsque le transformateur s’arrête ou que la température baisse, elle se contracte, assurant ainsi que l’huile à l’intérieur du transformateur reste toujours au niveau maximal. Parallèlement, la surface de contact entre le transformateur et l’air est réduite, ce qui limite l’impact de l’oxydation et de l’humidité sur l’huile du transformateur.
   
• Tuyau de dissipation thermique
  Pour les transformateurs de petite puissance, la chaleur produite par le bobinage et le noyau ferromagnétique est dissipée naturellement par le contact entre l’huile du transformateur et la paroi interne du réservoir, ainsi qu’entre la paroi externe du réservoir et l’air froid extérieur, sans recourir à aucun dispositif de refroidissement supplémentaire. Si la puissance du transformateur est légèrement supérieure, des tubes de dissipation thermique peuvent être soudés sur la paroi externe du réservoir afin d’accroître la surface de dissipation. L’énergie thermique générée par le noyau ferromagnétique et le bobinage en fonctionnement entraîne une élévation de la température de l’huile ; celle-ci se dilate, sa densité diminue, et l’huile remonte dans les tubes de dissipation thermique. Par la suite, au fur et à mesure que l’huile descend dans ces tubes, sa température baisse, son volume se réduit et sa densité augmente, permettant ainsi d’évacuer la chaleur issue du noyau ferromagnétique et du bobinage grâce à la circulation naturelle de l’huile.
   
• Absorbeur d'humidité
  Un absorbeur d’humidité est installé dans l’armoire de stockage d’huile ; celle-ci est munie d’une vitre et contient un dessicant destiné à capturer l’humidité présente dans l’air entrant dans l’armoire.
   
• Voie aérienne sécurisée
  La soupape de sécurité, également appelée tube antidéflagrant, est un tube en forme de trompette installé sur le sommet du transformateur, dont l’orifice est obturé par un diaphragme. Sa fonction est la suivante : lorsqu’un défaut de court-circuit se produit à l’intérieur du transformateur, la décomposition de l’huile en de nombreux gaz entraîne une forte augmentation de la pression dans le conduit d’huile ; le diaphragme de la soupape de sécurité se rompt alors en premier, laissant échapper les gaz et l’huile, ce qui réduit la pression dans le réservoir et évite que celui-ci ne se déforme ou n’explose sous l’effet d’une hausse brutale de la pression.
   

Température de fonctionnement d’un transformateur immergé dans l’huile

• Lorsque le transformateur immergé dans l’huile est en service, il convient de veiller à ce que la température de fonctionnement n’entraîne pas une dégradation trop rapide de l’huile du transformateur, ce qui augmenterait les coûts d’exploitation. Lorsque l’huile atteint 85 °C à la température de service du transformateur immergé dans l’huile, une alarme se déclenche ; et lorsque la température maximale atteint 95 °C, le disjoncteur du transformateur est ouvert.
• Par conséquent, la température de l’huile, qui détermine la température de fonctionnement de la couche supérieure du transformateur immergé dans l’huile, ne doit pas dépasser 85 °C. La puissance nominale du transformateur correspond à la puissance maximale autorisée pour un fonctionnement continu à long terme, lorsque le transformateur atteint un rendement économique et raisonnable ainsi qu’une durée de vie normale prévue, dans des conditions de température ambiante spécifiées. La température ambiante prescrite pour le transformateur est la suivante : température maximale de 40 °C, température moyenne quotidienne maximale de 30 °C, température moyenne annuelle maximale de 20 °C ; pour les transformateurs installés en extérieur, la température minimale est de −25 °C, et pour ceux installés en intérieur, elle est de −5 °C.
• Selon l’expérience d’exploitation et des études spécifiques, lorsque la température de l’isolation du bobinage du transformateur se situe dans la plage 80–140 °C, la perte de durée de vie de l’isolation double pour chaque augmentation de 6 °C, et la durée de service est réduite de moitié. Il s’agit de la règle des 6 °C applicable au fonctionnement des transformateurs. La température maximale admissible du bobinage du transformateur en régime de fonctionnement à long terme correspond à la température de vie normale, tandis que la valeur maximale admissible de la température du point chaud du bobinage constitue la température de sécurité.
• Afin que le matériau isolant présente la durée de vie la plus économique, il est classé en différentes catégories de résistance thermique — Y, A, E, B, F, H, C, etc. — selon sa température maximale de service admissible en conditions normales. Parmi celles‑ci, l’isolation de grade Y affiche la température maximale admissible la plus élevée, soit 90 °C ; le grade A est limité à 105 °C, le grade E à 120 °C, le grade B à 130 °C, le grade F à 155 °C, le grade H à 180 °C, et le grade C dépasse 180 °C.

Comment entretenir un transformateur immergé dans l’huile

• Déconnectez le côté bas du disjoncteur, retirez le sectionneur et suspendez les panneaux correspondants.
• Déconnectez l’interrupteur de charge du côté haute tension du transformateur, fermez le sectionneur de mise à la terre et mettez en œuvre les dispositifs de sécurité appropriés pour l’interrupteur, puis accrochez la plaque d’identification correspondante.
• Entrez dans la salle des transformateurs à huile ; vérifiez d’abord si le transformateur est en état de panne de courant, puis tirez le sectionneur haute tension ; inspectez le boîtier, les isolateurs en porcelaine et les conducteurs pour détecter d’éventuelles déformations ; en cas de dommage, procédez au remplacement. Contrôlez le niveau d’huile ; en cas de fuite, remplacez le joint d’étanchéité. Vérifiez l’efficacité du gel de silice ; en cas de décoloration ou de défaillance grave, effectuez immédiatement son remplacement.
• Resserrer les bornes de conducteur, les broches et les vis de mise à la terre ; en cas de desserrage, installer une nouvelle rondelle à ressort et revisser.
• Vérifiez que l’éclairage périphérique du transformateur, ainsi que les équipements de chauffage et de dépoussiérage, sont en bon état ; essuyez le corps du transformateur et la porcelaine avec un chiffon propre.
• Vérifiez le côté haute tension du transformateur du sectionneur de charge afin de vous assurer que le fonctionnement est souple, que les contacts sont en bon état et que la partie d’entraînement est correctement lubrifiée.
• Vérifiez dans le local des transformateurs s’il reste des outils, fermez le côté haute tension de l’interrupteur d’isolation et évacuez les lieux.

Certifications
 

Notre usine

Yawei exploite une base de production de 240 000 m², comptant plus de 1 200 collaborateurs, dont plus de 180 ingénieurs et spécialistes techniques. Nos capacités de production et d’essai permettent de réaliser des projets de transformateurs sur mesure, conformément aux spécifications techniques approuvées.