Quelle est la différence entre les transformateurs secs et les transformateurs immergés dans l’huile ? Comment choisir ?

Les transformateurs sont des équipements courants et critiques dans les systèmes électriques, utilisés pour modifier l'ampleur de la tension alternative pour la transmission et la distribution de l'énergie électrique dans le transport, la distribution d'énergie et d'autres applications. Les transformateurs de type sec et les transformateurs immergés dans l'huile sont deux types courants, présentant des différences significatives en termes de supports isolants, de méthodes de dissipation thermique et d'adaptabilité à l'environnement. Cet article explore les distinctions entre les transformateurs de type sec et immergés dans l'huile et fournit des recommandations pour sélectionner le type de transformateur approprié.

La différence la plus significative entre les transformateurs immergés dans l’huile et les transformateurs secs réside dans la présence ou l’absence d’« huile ». L’huile étant un liquide fluide, les transformateurs immergés dans l’huile comportent nécessairement un boîtier. À l’intérieur de cette enceinte se trouve de l’huile de transformateur qui submerge les enroulements du transformateur, les rendant invisibles de l’extérieur. Les transformateurs de type sec, dépourvus d'huile, ne nécessitent pas de boîtier, permettant une visibilité directe des enroulements du transformateur. Une autre caractéristique est le réservoir d'huile des transformateurs immergés dans l'huile, qui stocke l'huile du transformateur. Cependant, les transformateurs immergés dans l’huile les plus récents peuvent ne pas inclure de réservoir d’huile.

Tous deux sont des transformateurs de puissance, dotés d'un noyau de fer pour le circuit magnétique et d'enroulements pour le circuit électrique. La principale distinction réside dans la conception « immergée dans l’huile » par rapport à la conception « de type sec ». Plus précisément, leurs fluides de refroidissement diffèrent : le premier utilise de l'huile de transformateur (ou d'autres huiles comme l'huile β) à la fois pour le refroidissement et l'isolation, tandis que le second utilise de l'air ou des gaz comme le SF6 comme fluide de refroidissement. Les transformateurs immergés dans l'huile submergent l'ensemble noyau et enroulement dans un réservoir d'huile rempli d'huile de transformateur. Les transformateurs de type sec encapsulent généralement le noyau et les enroulements avec de la résine époxy ; Un type non encapsulé plus couramment utilisé utilise désormais un papier isolant spécial imprégné d'un vernis dédié pour empêcher l'humidité de pénétrer dans les enroulements ou le noyau.

Les transformateurs immergés dans l'huile sont équipés de radiateurs externes conçus pour faciliter la dissipation de la chaleur, en particulier la circulation de l'huile isolante interne, fonctionnant comme des dissipateurs thermiques. Les transformateurs de type sec ne disposent pas de tels radiateurs et dépendent plutôt de ventilateurs situés sous les bobines du transformateur pour le refroidissement.

Les transformateurs immergés dans l'huile, en raison des exigences de sécurité incendie, sont généralement installés dans des salles de transformation dédiées ou à l'extérieur. Toutefois, les transformateurs de type sec sont toujours installés à l’intérieur, généralement dans les salles de distribution.

En termes de volume de production et d'utilisation, les transformateurs de type sec n'atteignent actuellement qu'une tension nominale de 35 kV et ont une capacité relativement inférieure à celle des transformateurs immergés dans l'huile, généralement jusqu'à environ 2 500 kVA. De plus, le processus de fabrication des transformateurs de type sec est plus complexe que celui des transformateurs immergés dans l'huile de même tension nominale et capacité, ce qui entraîne des coûts plus élevés. Par conséquent, les transformateurs à huile restent plus répandus dans les applications actuelles. Cependant, les transformateurs de type sec sont fréquemment utilisés dans les lieux intérieurs d'alimentation et de distribution d'énergie très demandés, tels que les hôtels, les immeubles de bureaux et les immeubles de grande hauteur, en raison de leurs avantages environnementaux, de leurs propriétés ignifuges et de leur résistance aux chocs.

De toute évidence, les transformateurs à sec et à huile présentent des avantages et des inconvénients distincts. Les transformateurs à huile offrent des coûts inférieurs et une maintenance plus facile, mais sont combustibles et explosifs. Les transformateurs de type sec, avec leur excellente résistance au feu, peuvent être installés dans les centres de distribution pour minimiser les chutes de tension et les pertes d'énergie. Cependant, ils sont plus chers, plus volumineux, moins résistants à l’humidité et à la poussière et produisent des niveaux sonores plus élevés.

Ensuite, résumons les différences mentionnées ci-dessus dans les sept points suivants :

1. Apparence

Différentes formes d'encapsulation : les transformateurs de type sec exposent le noyau et les enroulements, tandis que les transformateurs immergés dans l'huile ne révèlent que l'enveloppe extérieure.

2. Configuration des prospects

Les transformateurs de type sec utilisent principalement des bagues en caoutchouc de silicone, tandis que les transformateurs immergés dans l'huile utilisent principalement des bagues en porcelaine ;

3. Capacité et tension

Les transformateurs de type sec conviennent généralement aux applications de distribution, généralement avec des capacités inférieures à 2 000 kVA et des tensions égales ou inférieures à 10 kV, bien que certains puissent atteindre des niveaux de tension de 35 kV. Cependant, les transformateurs immergés dans l'huile peuvent atteindre n'importe quelle capacité requise et couvrir tous les niveaux de tension ; Les lignes de transmission à ultra haute tension de 1 000 kV actuellement en construction en Chine utilisent exclusivement des transformateurs immergés dans l'huile.

4. Différences d’isolation et de dissipation thermique

Les transformateurs de type sec utilisent généralement une isolation en résine et s'appuient sur un refroidissement naturel par air, avec des capacités plus importantes complétées par un refroidissement par air forcé. Les transformateurs immergés dans l’huile utilisent cependant de l’huile isolante pour l’isolation électrique. La chaleur générée par les enroulements est transférée via l'huile isolante circulant à l'intérieur du transformateur vers les ailettes du radiateur pour être dissipée.

5. Environnements d'application

Les transformateurs de type sec sont principalement utilisés dans les endroits nécessitant une « protection contre le feu et les explosions », ce qui les rend adaptés aux bâtiments à grande échelle et aux structures de grande hauteur. Cependant, les transformateurs immergés dans l'huile peuvent subir des projections ou des fuites d'huile en cas de panne, provoquant potentiellement des incendies. Par conséquent, ils sont principalement déployés à l’extérieur où les sites sont équipés de « puits de pétrole accidentels » creusés.

6. Différentes capacités de charge

Les transformateurs de type sec doivent généralement fonctionner à leur capacité nominale, tandis que les transformateurs immergés dans l'huile présentent une capacité de surcharge supérieure.

7. Structures de coûts variées

Pour des transformateurs de capacité équivalente, les unités de type sec coûtent beaucoup plus cher que leurs homologues immergés dans l’huile.

Comment choisir

1. Considérations de sécurité : Si une sécurité et une résistance au feu plus élevées sont requises, choisissez des transformateurs de type sec car ils ne contiennent pas d'huile isolante inflammable.

2. Exigences d'alimentation : Pour les transformateurs de haute puissance, les transformateurs immergés dans l'huile sont généralement plus adaptés en raison de leurs capacités supérieures de dissipation thermique.

3. Contraintes environnementales : Tenez compte des caractéristiques de l'environnement de fonctionnement du transformateur et sélectionnez le type de transformateur approprié pour ce paramètre.

4. Coûts de maintenance : les transformateurs à huile nécessitent généralement des inspections périodiques et un entretien de la qualité de l'huile isolante, tandis que les transformateurs de type sec ont des coûts de maintenance relativement inférieurs.

Les transformateurs de type sec et remplis d'huile présentent des différences distinctes en termes de supports isolants, de méthodes de dissipation thermique et d'adaptabilité à l'environnement. La sélection du type de transformateur approprié dépend des exigences spécifiques de l'application et des conditions environnementales. Lors de la formulation de stratégies de sélection de transformateurs, des facteurs tels que la sécurité, les besoins en énergie, les contraintes environnementales et les coûts de maintenance doivent être pleinement pris en compte. Pour les installations critiques et les emplacements aux exigences de sécurité élevées, tels que les hôpitaux et les écoles, les transformateurs de type sec sont généralement préférés pour maximiser la sécurité. À l’inverse, dans les grands complexes industriels et les systèmes électriques nécessitant des transformateurs de haute puissance, les transformateurs immergés dans l’huile sont souvent plus adaptés en raison de leurs capacités supérieures de dissipation thermique et de leur capacité à résister à des conditions environnementales difficiles.