L'explication la plus complète du système de refroidissement des transformateurs

1. Représentation de la méthode de refroidissement

La méthode de refroidissement du transformateur est généralement représentée par une combinaison de quatre codes, qui sont représentés comme suit de gauche à droite :

Par exemple : ONAN signifie refroidissement par immersion dans l’huile, c’est-à-dire que l’huile interne circule naturellement et l’air externe circule également naturellement.

Deuxièmement, la méthode de refroidissement du transformateur

La méthode de refroidissement des transformateurs de puissance immergés dans l'huile, selon leur capacité, peut être divisée en : refroidissement automatique par immersion dans l'huile, refroidissement par air par immersion dans l'huile, refroidissement par air à circulation d'huile forcée, refroidissement par eau à circulation d'huile forcée, etc.

1. Autorefroidissement par immersion dans l'huile

Le système de refroidissement par immersion dans l'huile ne nécessite aucun équipement de refroidissement spécifique. L'huile circule naturellement dans le transformateur et la chaleur du noyau de fer et des enroulements est transférée à la paroi de la cuve ou au radiateur par convection. Selon la capacité du transformateur, on distingue trois types de structures :

1.1. Paroi de boîte lisse. Le transformateur de petite capacité adopte cette structure, la coque de la boîte est soudée avec une plaque d'acier et la paroi de la boîte est complètement lisse ;

1.2. Paroi de boîte de type ailettes de refroidissement. Souder quelques ailettes de dissipation de chaleur sur la paroi lisse de la boîte pour élargir la surface en contact avec l'air, ce qui convient aux transformateurs de capacité légèrement supérieure ;

1.3. Refroidissement par caloduc ou radiateur. Pour les transformateurs de grande capacité, afin d'augmenter la surface de refroidissement du réservoir de carburant, plusieurs radiateurs sont installés à l'extérieur de celui-ci. Le radiateur est constitué d'un ensemble de caloducs de dissipation de chaleur avec des collecteurs supérieur et inférieur. Démontage des pièces.

La figure 1 illustre le circuit d'huile d'un transformateur immergé à refroidissement automatique équipé de caloducs. En fonctionnement, l'huile contenue dans la cuve est chauffée par le noyau de fer et les enroulements. L'huile chaude remonte vers la surface, puis pénètre dans le caloduc par son orifice supérieur pour se refroidir. L'huile froide redescend ensuite dans le caloduc et s'écoule dans la partie inférieure de la cuve par son extrémité inférieure, créant ainsi une circulation d'huile qui assure le refroidissement efficace du noyau et des enroulements.

Le système de refroidissement à bain d'huile autonettoyant possède une structure simple et une grande fiabilité, et est largement utilisé dans les transformateurs d'une capacité inférieure à 10 000 kVA.

Figure 1 Circuit d'écoulement de l'huile d'un transformateur autorefroidi immergé dans l'huile

1 - Réservoir de carburant ; 2 - Noyau de fer et bobinage ; 3 - Tuyau de refroidissement

2. Refroidi par air et immergé dans l'huile

Le système de refroidissement par air immergé dans l'huile, également appelé système de refroidissement à circulation naturelle d'huile ou système de refroidissement par air forcé, consiste à installer un ou plusieurs ventilateurs à proximité de chaque radiateur de la cuve d'huile du transformateur afin de transformer la convection naturelle de l'air en convection forcée et ainsi améliorer la dissipation thermique du radiateur. Comparé à un système de refroidissement naturel, l'efficacité du refroidissement peut être accrue de 150 % à 200 %, ce qui équivaut à une augmentation de 20 % à 40 % de la puissance de sortie du transformateur.

Lorsque la charge est faible, le ventilateur peut être arrêté pour permettre au transformateur de fonctionner en mode d'auto-refroidissement. Lorsque la charge dépasse un certain seuil, par exemple 70 % de la charge nominale, le ventilateur se met automatiquement en marche. Ce mode de refroidissement est couramment utilisé pour les transformateurs de moyenne puissance, supérieurs à 10 000 kVA.

3. Refroidissement par air à circulation d'huile forcée

Système de refroidissement par air à circulation d'huile forcée pour transformateurs de grande puissance. Ce système repose sur le refroidissement par air immergé dans l'huile. Une pompe à huile submersible est installée sur la conduite reliant le carter principal du réservoir de combustible au radiateur équipé d'un ventilateur (également appelé refroidisseur). Lorsque la pompe fonctionne, l'huile contenue dans le réservoir est aspirée par le haut vers le radiateur, puis retourne dans le réservoir par le bas du transformateur, assurant ainsi une circulation d'huile forcée. L'efficacité du refroidissement est directement liée à la vitesse de circulation de l'huile. La figure 2 illustre la structure de ce système de refroidissement par air à circulation d'huile forcée utilisé dans les transformateurs de grande puissance.

4. Refroidissement par eau à circulation d'huile forcée

Le système de refroidissement par eau à circulation d'huile forcée comprend une pompe à huile submersible, un refroidisseur d'huile, une conduite d'huile, une conduite d'eau de refroidissement, etc. En fonctionnement, l'huile située dans la partie supérieure du transformateur est aspirée par la pompe à huile puis mise sous pression. Lors de son passage forcé à travers le refroidisseur d'huile, l'eau de refroidissement assure son refroidissement. Ainsi, dans ce système, la chaleur du noyau de fer et des enroulements est d'abord transférée à l'huile, puis la chaleur contenue dans l'huile est transférée à l'eau de refroidissement. Cette méthode de refroidissement est efficace, mais elle exige une étanchéité très stricte du transformateur et la pression de l'huile doit être supérieure à celle de l'eau de refroidissement pendant le processus de refroidissement. La structure du système de refroidissement par eau à circulation d'huile forcée est illustrée à la figure 3.