Transformateurs Secs : Structure, Refroidissement, Installation Et Applications

Transformateurs secs : structure, refroidissement, installation et applications
Guide complet des solutions modernes d'alimentation électrique

Les transformateurs secs sont des composants essentiels des systèmes modernes de distribution d'énergie, connus pour leur sécurité, leur respect de l'environnement et leur faible maintenance. Cet article fournit un aperçu approfondi de leur structure, de leurs méthodes de refroidissement, de leurs processus d'installation et de leurs avantages par rapport aux transformateurs immergés dans l'huile.

Formes structurelles des transformateurs secs

1. Transformateurs de type ouvert

   • Conçus pour les environnements intérieurs secs et propres (humidité ≤85% à 20°C).
   • Refroidissement : refroidissement par air naturel (AN) ou refroidissement par air forcé (AF).

2. Transformateurs de type fermé

   • Le boîtier scellé empêche l'exposition directe à l'air, idéal pour les environnements dangereux comme les mines (conception antidéflagrante).

3. Transformateurs en résine coulée

   • L'isolation principale utilise de la résine époxy, offrant une taille compacte et une simplicité. Courant pour les petites capacités.

Méthodes de refroidissement

• Refroidissement par air naturel (AN) :
  Fonctionne en continu à la capacité nominale avec dissipation passive de la chaleur.
• Refroidissement par air forcé (AF) :
  Augmente la capacité de sortie de 50 % pour les scénarios de surcharge à court terme (non recommandé pour les surcharges soutenues en raison des pertes de rendement).

Principaux types de transformateurs secs

1. Transformateurs VPI (imprégnés sous vide)
   • Matériaux d'isolation (classe B/F/H) traités avec des procédés sous vide avancés.
2. Transformateurs en résine époxy coulée
   • Conception dominante utilisant de la résine époxy pour une durabilité et une isolation élevées.
3. Transformateurs liés à la résine
   • Moins courants, avec des enroulements imprégnés de résine.
4. Transformateurs à isolation hybride
   • Les enroulements haute tension utilisent de la résine coulée ; les enroulements basse tension utilisent des conceptions en feuille ou imprégnées sous vide.

Avantages par rapport aux transformateurs immergés dans l'huile

1. Sécurité et résistance au feu
   • Élimine les risques d'incendie liés à l'huile inflammable, même en cas de défaut.
2. Faible maintenance
   • Pas de fuite d'huile, de vieillissement ou de problèmes d'étanchéité ; réduit les coûts d'exploitation.
3. Efficacité de l'espace
   • La conception compacte permet la co-implantation avec les appareillages de commutation dans les installations intérieures.
4. Composants simplifiés
   • Aucun réservoir d'huile, vanne ou évent d'explosion requis.

Installation et mise en service

1. Inspection avant l'installation

• Vérifier l'intégrité de l'emballage, les données de la plaque signalétique, la documentation et l'état physique.

2. Processus de montage

• S'assurer du niveau de la fondation pour minimiser le bruit des vibrations.
• Fixer le transformateur avec des supports en acier profilé soudés pour la stabilité.

3. Connexions électriques

• Maintenir des distances de sécurité pour les conducteurs ; utiliser des joints flexibles (≥1000A) pour absorber la dilatation thermique.
• Serrer les boulons au couple selon les spécifications du fabricant.
• 

4. Mise à la terre

• Connecter le boulon de mise à la terre dédié au système de protection de la terre. Les enceintes et les lignes neutres (si 3 phases 4 fils) doivent également être mises à la terre.

5. Tests de pré-mise en service

• Tests de résistance d'isolement (minimum 1000Ω/V), vérification du rapport de transformation et tests de tenue diélectrique.
• Tester les ventilateurs de refroidissement et installer des capteurs de température après les tests.

6. Opération d'essai

• Surveiller les bruits anormaux, la surchauffe ou les problèmes d'isolation. Éviter un fonctionnement prolongé dans des environnements à forte humidité (HR >70%).

Diagnostic des défauts par le son

• Phase manquante :Ronflement inégal ou absence de son lors de l'activation de la phase (vérifier l'alimentation électrique ou les fusibles).
• Problèmes de changeur de prises :Bruits de "grésillement" ou de "sifflement" sous charge (indiquant un mauvais contact).
• Composants desserrés :Sons de "cliquetis" ou de "bourdonnement" provenant d'objets étrangers ou de vibrations du noyau.
• Surcharge :Ronflement basse fréquence (ajuster la charge ou améliorer le refroidissement).

Stratégies de réduction du bruit

1. Maintenance du système de refroidissement
   • Nettoyer les débris des ventilateurs ou remplacer les unités défectueuses.
2. Amortissement de l'enceinte
   • Ajouter des tampons en caoutchouc entre l'enceinte et la base pour absorber les vibrations.
3. Acoustique de la pièce
   • Déplacer les transformateurs loin des surfaces réfléchissantes ou installer des panneaux d'insonorisation.
4. Renforcement des fondations
   • Stabiliser les sols instables pour minimiser le bruit sismique.

Lignes directrices de sélection

1. Exigences de charge
   • Utiliser des transformateurs doubles pour les charges critiques (niveaux I/II). Unités dédiées pour les charges saisonnières ou à fort impact (par exemple, CVC, chauffage industriel).
2. Facteurs environnementaux
   • Sécurité incendie :Privilégier les séries SC(B)9/10 non inflammables pour les immeubles de grande hauteur.
   • Conditions difficiles :Opter pour des conceptions scellées dans des environnements poussiéreux ou corrosifs.
3. Contraintes d'espace
   • Sélectionner des modèles protégés IP2X/IP40 pour une installation combinée avec des appareillages de commutation.

Conclusion

Les transformateurs secs sont indispensables dans les systèmes d'alimentation modernes, offrant une sécurité, une efficacité et une adaptabilité inégalées. Leurs avantages—allant de la résistance au feu à une maintenance minimale—en font des solutions idéales pour les infrastructures urbaines, les installations industrielles et les environnements sensibles. Une installation correcte, des tests réguliers et une sélection stratégique basée sur la charge et les facteurs environnementaux garantissent des performances et une longévité optimales. Alors que la demande de solutions énergétiques durables augmente, les transformateurs secs resteront une pierre angulaire de la distribution d'énergie fiable.

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