Les opérations de commutation sur les transformateurs immergés dans l'huile sont des procédures de routine mais cruciales dans le système électrique. En tant que fournisseur réputé de transformateurs immergés dans l'huile, j'ai été témoin des différents impacts que ces opérations peuvent avoir sur les transformateurs et sur l'ensemble du réseau électrique. Dans ce blog, nous approfondirons les multiples aspects de l'impact des opérations de commutation sur les transformateurs immergés dans l'huile.
Impact électrique
Surtensions transitoires
L'un des impacts électriques les plus importants des opérations de commutation sur les transformateurs immergés dans l'huile est la génération de surtensions transitoires. Lorsqu’un transformateur est allumé ou éteint, un changement soudain dans le circuit électrique se produit. Cela peut conduire à la création de surtensions transitoires à haute fréquence. Ces surtensions peuvent être plusieurs fois supérieures à la tension normale de fonctionnement.
Par exemple, lors de la mise sous tension d'un transformateur immergé dans l'huile, le courant d'appel peut provoquer une augmentation rapide de la tension aux bornes des enroulements. L'ampleur du courant d'appel dépend de divers facteurs tels que le flux résiduel dans le noyau, l'instant de commutation et l'impédance du système. Des surtensions transitoires de grande ampleur peuvent mettre à rude épreuve le système d'isolation du transformateur. L'isolation des transformateurs immergés dans l'huile, composée de papier et d'huile, est conçue pour résister à un certain niveau de contrainte de tension. Des surtensions transitoires excessives peuvent entraîner des décharges partielles au sein de l'isolation, ce qui, avec le temps, peut dégrader les performances de l'isolation et éventuellement provoquer une défaillance de l'isolation.
Courants d'appel
Les courants d’appel sont une autre conséquence électrique majeure des opérations de commutation. Lorsqu'un transformateur immergé dans l'huile est sous tension, un courant d'appel important peut circuler à travers les enroulements. Ce courant d'appel peut atteindre 10 à 20 fois le courant nominal du transformateur. Le courant d'appel élevé peut provoquer des contraintes mécaniques sur les enroulements du transformateur. Les forces électromagnétiques générées par le courant d’appel peuvent entraîner une déformation du bobinage. Si la déformation de l'enroulement est importante, elle peut affecter les performances électriques du transformateur et même conduire à des courts-circuits entre les spires.
De plus, les courants d’appel peuvent également causer des problèmes dans le système électrique. Ils peuvent provoquer des chutes de tension dans le système, qui peuvent affecter d'autres équipements électriques connectés au même réseau. Pour les applications industrielles, les chutes de tension peuvent perturber le fonctionnement des équipements sensibles tels que les automates programmables (PLC) et les variateurs de fréquence (VFD).
Impact thermique
Augmentation de la température
Les opérations de commutation peuvent également avoir un impact thermique sur les transformateurs immergés dans l'huile. Pendant la période de courant d'appel, le courant élevé circulant dans les enroulements génère de la chaleur supplémentaire. La chaleur générée est proportionnelle au carré du courant. Bien que le courant d'appel soit un phénomène transitoire, le flux de courant élevé à court terme peut provoquer une augmentation significative de la température dans les enroulements.
L'huile contenue dans le transformateur joue un rôle crucial dans la dissipation de la chaleur générée dans les enroulements. Cependant, si le courant d'appel est trop important ou si les opérations de commutation sont fréquentes, l'huile peut ne pas être en mesure de dissiper efficacement la chaleur. Cela peut entraîner une élévation locale de la température dans les enroulements, ce qui peut accélérer le vieillissement de l'isolation. Le vieillissement de l’isolant est un processus dépendant de la température, et une température plus élevée peut réduire considérablement la durée de vie de l’isolant.
Dégradation du pétrole
La chaleur générée lors des opérations de commutation peut également affecter la qualité de l'huile du transformateur. L’huile de transformateur n’est pas seulement utilisée pour l’isolation mais aussi pour le refroidissement. Des températures élevées peuvent provoquer l’oxydation et la décomposition de l’huile. L'oxydation de l'huile entraîne la formation de boues et d'acides. Les boues peuvent s'accumuler dans le transformateur, bloquant les canaux d'écoulement d'huile et réduisant l'efficacité du refroidissement. Les acides peuvent corroder les pièces métalliques à l’intérieur du transformateur, comme les enroulements et le noyau.
Impact mécanique
Vibrations et bruit
Les opérations de commutation peuvent provoquer des vibrations mécaniques dans les transformateurs immergés dans l'huile. Le courant d'appel et les forces électromagnétiques associées peuvent faire vibrer les enroulements et le noyau. Ces vibrations peuvent générer du bruit. Le niveau de bruit d'un transformateur lors des opérations de commutation peut être nettement supérieur à son niveau de bruit de fonctionnement normal.
Des vibrations excessives peuvent également provoquer une usure mécanique des composants du transformateur. Les vibrations peuvent desserrer les connexions mécaniques à l'intérieur du transformateur, telles que les boulons de serrage des enroulements et du noyau. Des connexions desserrées peuvent entraîner une augmentation de la résistance électrique, ce qui peut provoquer un échauffement local et une dégradation supplémentaire du transformateur.
Intégrité structurelle
Les contraintes mécaniques provoquées par les opérations de commutation peuvent également affecter l'intégrité structurelle de la cuve du transformateur. Le changement soudain des forces électromagnétiques lors de la commutation peut créer des ondes de pression à l'intérieur du réservoir rempli d'huile. Ces ondes de pression peuvent exercer des contraintes sur les parois du réservoir. Si le réservoir n’est pas conçu pour résister à ces contraintes, il peut se fissurer ou fuir. Un réservoir fissuré ou qui fuit peut entraîner une fuite d’huile, ce qui constitue non seulement un risque pour la sécurité, mais également un problème pour l’environnement.
Impact sur le système électrique
Stabilité du système
Les opérations de commutation sur les transformateurs immergés dans l’huile peuvent avoir un impact sur la stabilité du système électrique. Comme mentionné précédemment, les courants d’appel peuvent provoquer des chutes de tension dans le système. Les chutes de tension peuvent affecter le fonctionnement des autres générateurs et charges du système. Si la chute de tension est importante et dure longtemps, elle peut entraîner le déclenchement des relais de protection, ce qui peut provoquer une cascade de pannes dans le système électrique.
De plus, les surtensions transitoires générées lors des opérations de commutation peuvent également affecter le fonctionnement d’autres équipements du système électrique. Par exemple, les parafoudres peuvent être activés en raison de surtensions transitoires de grande ampleur. Si les parafoudres sont surchargés, ils peuvent tomber en panne, ce qui peut compromettre davantage la protection du système électrique.
Mesures d'atténuation
Pour réduire les impacts négatifs des opérations de commutation sur les transformateurs immergés dans l'huile, plusieurs mesures d'atténuation peuvent être prises. L'une des méthodes courantes consiste à utiliser des résistances de pré-insertion lors de la mise sous tension du transformateur. Les résistances de pré-insertion peuvent limiter le courant d'appel en augmentant progressivement la tension appliquée au transformateur. Cela réduit les contraintes sur les enroulements et l'isolation.
Une autre mesure consiste à utiliser une technologie de commutation contrôlée. La commutation contrôlée consiste à commuter le transformateur à un instant spécifique de la forme d'onde de tension pour minimiser le courant d'appel et les surtensions transitoires. Cette technologie nécessite des systèmes de contrôle sophistiqués mais peut améliorer considérablement les performances du transformateur lors des opérations de commutation.
Nos offres
En tant que fournisseur de transformateurs immergés dans l'huile, nous proposons une large gamme de transformateurs de haute qualité, notammentTransformateur de distribution immergé 10 KV Huile,Transformateur de puissance immergé dans l'huile, etTransformateur de distribution immergé huile 35 KV. Nos transformateurs sont conçus pour résister aux impacts des opérations de commutation. Nous utilisons des matériaux d'isolation et des techniques de fabrication avancés pour garantir la fiabilité et la durabilité de nos produits.
Si vous êtes sur le marché des transformateurs immergés dans l'huile ou si vous avez des questions sur l'impact des opérations de commutation sur les transformateurs, nous vous encourageons à nous contacter pour une discussion détaillée. Notre équipe d'experts est prête à vous fournir les meilleures solutions pour vos besoins en énergie.
Références
- Gross, G. et Humpage, A. (2007). Analyse et conception du système électrique. Cengage l’apprentissage.
- Arrillaga, J. et Watson, NR (2001). Qualité du système électrique. John Wiley et fils.
- Kundur, P. (1994). Stabilité et contrôle du système électrique. McGraw-Colline.