Principe de fonctionnement et connaissances de base du transformateur

2. La puissance nominale et la tension de court-circuit de trois transformateurs triphasés ayant le même rapport de transformation et le même groupe de connexion sont respectivement :

Après leur fonctionnement en parallèle, la charge est de 550 OKVA.

Q : ① La charge distribuée par chaque transformateur ?

② Quelle est la charge totale maximale que peuvent supporter trois transformateurs sans aucune surcharge ?

③ Quel est le taux d'utilisation de la capacité totale de l'équipement du transformateur ?

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Rapport de distribution de chaque transformateur :

Une fois en fonctionnement parallèle, la charge est de 5500 kVA.

Q : ① La charge distribuée par chaque transformateur ?

② Quelle est la charge totale maximale que peuvent supporter trois transformateurs sans aucune surcharge ?

③ Quel est le taux d'utilisation de la capacité totale de l'équipement du transformateur ?

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3. Quelles sont les différences entre les autotransformateurs et les transformateurs ordinaires ?

Réponse : La différence entre un autotransformateur et un transformateur ordinaire est la suivante :

(1) Son côté primaire et son côté secondaire ne sont pas seulement connectés par magnétisme, mais aussi par électricité, alors que les transformateurs ordinaires ne sont connectés que par magnétisme.

(2) La capacité de l'alimentation électrique via le transformateur est composée de deux parties : la puissance d'induction électromagnétique entre l'enroulement primaire et l'enroulement commun, et la puissance de conduction directement conduite par l'enroulement primaire.

(3) L'enroulement de l'autotransformateur étant composé d'un enroulement primaire et d'un enroulement commun, le nombre de spires de l'enroulement primaire est inférieur à celui d'un transformateur classique, de même que le courant dans l'enroulement commun et la réactance de fuite. La réactance de court-circuit X_s de l'autotransformateur est égale à (1 - 1/K) fois celle du transformateur classique, K étant le rapport de transformation.

(4) Si l'autotransformateur est équipé d'un troisième enroulement, celui-ci occupe la capacité d'enroulement commune. Cela affecte le mode de fonctionnement et la capacité d'échange de l'autotransformateur.

(5) Étant donné que le point neutre de l'autotransformateur doit être mis à la terre, le réglage et la configuration de la protection par relais sont compliqués.

(6) L'autotransformateur est de petite taille, léger, pratique à transporter et peu coûteux.

4. À quels problèmes faut-il prêter attention lors du fonctionnement d'un autotransformateur ?

Réponse : Problèmes à constater lors du fonctionnement de l’autotransformateur :

(1) Étant donné que les côtés primaire et secondaire de l'autotransformateur ont une connexion électrique directe, le point neutre de l'autotransformateur utilisé dans le réseau électrique doit être mis à la terre de manière fiable et directe pour éviter la montée de tension du côté basse tension causée par le défaut de mise à la terre monophasé du côté haute tension.

(2) En raison de la connexion électrique directe entre le primaire et le secondaire, une surtension du côté haute tension peut entraîner une surtension importante du côté basse tension. Pour éviter ce danger, des parafoudres doivent être installés tant du côté primaire que du côté secondaire.

(3) Étant donné que l'impédance de court-circuit de l'autotransformateur est faible et que son courant de court-circuit est plus élevé que celui d'un transformateur ordinaire, il est nécessaire de prendre des mesures pour limiter le courant de court-circuit lorsque cela est nécessaire.

(4) En fonctionnement, le courant de l'enroulement commun doit être surveillé afin de rester inférieur à la charge. Si nécessaire, le mode de fonctionnement du troisième enroulement peut être ajusté pour augmenter la capacité d'échange de l'autotransformateur.

5. Dessinez l'autotransformateur O - Y0 avec le troisième enroulement/ Δ- Schéma de câblage et diagramme vectoriel de 12-11

Répondre:

Schéma de câblage

Diagramme de vecteur potentiel

6. Quels sont les types de régulation de tension des transformateurs ? Pourquoi les prises du transformateur se trouvent-elles du côté haute tension ?

Réponse : Il existe deux modes de régulation de tension pour un transformateur : la régulation de tension en charge et la régulation de tension hors charge.

La régulation de tension en charge signifie que le transformateur peut ajuster la position de sa prise en cours de fonctionnement, modifiant ainsi son rapport de transformation pour obtenir la tension souhaitée. Il existe deux modes de régulation de tension en charge : la régulation par prise côté phase et la régulation par prise côté neutre. La différence réside dans le positionnement de la prise côté phase ou côté neutre de l'enroulement haute tension. La prise côté neutre permet de réduire le niveau d'isolation, ce qui présente des avantages considérables, mais exige que le point neutre du transformateur soit directement mis à la terre pendant son fonctionnement.

La régulation de tension à vide consiste à régler la position de la prise du transformateur en cas de panne de courant ou de maintenance, afin de modifier le rapport de transformation et d'atteindre l'objectif de régulation de tension.

La prise du transformateur est généralement prélevée du côté haute tension, ce qui prend principalement en compte :

(1) L'enroulement haute tension du transformateur est généralement à l'extérieur, et la connexion de sortie du fil de prise est pratique ;

(2) Le courant côté haute tension est plus faible, et la section du conducteur de la ligne de sortie et du changeur de prises est réduite. Les conséquences d'un mauvais contact sont ainsi facilement résolues.

En principe, la prise peut être située de n'importe quel côté, et une analyse économique et technique doit être effectuée. Par exemple, la prise d'un transformateur abaisseur de tension de grande capacité de 500 kV est prélevée côté 220 kV, tandis que le côté 500 kV est fixe.

7. Qu'est-ce que la surexcitation d'un transformateur ? Comment se produit la surexcitation d'un transformateur ?

Réponse : Lorsque la tension du transformateur augmente ou que sa fréquence diminue, la densité de flux magnétique de travail augmente. La saturation du noyau du transformateur est appelée surexcitation du transformateur.

Après la déconnexion du réseau électrique suite à un accident, la surtension due au rejet de charge, la surtension due à la résonance ferromagnétique, un mauvais réglage de la connexion des prises du transformateur, un transformateur à vide en bout de ligne ou d'autres dysfonctionnements, une augmentation prématurée du courant d'excitation avant que la fréquence du générateur n'atteigne sa valeur nominale, l'auto-excitation du générateur et d'autres conditions de certains systèmes peuvent générer une tension plus élevée et provoquer une surexcitation du transformateur.

8. Quelles sont les conséquences possibles d'une surexcitation du transformateur ? Comment l'éviter ?

Réponse : Lorsque la tension du transformateur dépasse 10 % de sa tension nominale, le noyau se sature et les pertes fer augmentent. Les fuites magnétiques accroissent les pertes par courants de Foucault dans les composants métalliques, comme l’enveloppe du transformateur, ce qui provoque une surchauffe, un vieillissement de l’isolation, une réduction de la durée de vie du transformateur et peut même entraîner sa destruction.

Évitement:

(1) Éviter tout fonctionnement sous tension excessive. En général, plus la tension est élevée, plus la surexcitation est importante et plus la durée de fonctionnement admissible est courte.

(2) Ajouter une protection contre la surexcitation : envoyer un signal d'alarme ou couper le transformateur en fonction de la courbe caractéristique du transformateur et des différents multiples de surexcitation admissibles.

9. Quels dispositifs de protection de sécurité sont prévus pour la structure du transformateur ? Quelle est sa fonction principale ?

Réponse : Les dispositifs de protection intégrés à la structure du transformateur comprennent :

(1) Conservateur

Sa capacité représente environ 8 à 10 % du volume d'huile du transformateur. Son rôle est de compenser les variations de volume d'huile dues aux changements de température, de limiter le contact entre l'huile et l'air, et de réduire l'humidité et l'oxydation de l'huile. Un absorbeur d'humidité est installé sur le conservateur pour empêcher l'air de pénétrer dans le transformateur.

(2) Absorbeur d'humidité et purificateur d'huile

L'absorbeur d'humidité, aussi appelé respirateur, est rempli d'adsorbant, à savoir de l'alumine activée de type gel de silice. On y place souvent une partie de gel de silice décoloré. Lorsque le bleu vire au rouge, cela indique que l'adsorbant est saturé d'humidité et qu'il doit être séché ou remplacé.

Le purificateur d'huile est également appelé filtre. Le cylindre contenant l'huile propre est rempli d'adsorbant, à savoir du gel de silice activé par de l'alumine. Lorsque l'huile traverse le purificateur et entre en contact avec l'adsorbant, l'eau, l'acide et les oxydes présents dans l'huile sont absorbés, ce qui la purifie et prolonge sa durée de vie.

(3) Tuyau antidéflagrant (voie d'air de sécurité)

Le tuyau antidéflagrant est installé sur le couvercle de la cuve du transformateur afin de constituer une protection contre la haute pression dans la cuve d'huile en cas de défaillance interne du transformateur.

La soupape de décharge de pression remplace le circuit d'air de sécurité dans les transformateurs modernes de grande taille. En cas de surpression interne due à un défaut, la soupape de décharge s'active et des contacts sont fermés pour déclencher l'alarme ou le déclenchement du transformateur.

De plus, le transformateur est également équipé d'une protection contre les gaz, d'un thermomètre, d'un compteur d'huile et d'autres dispositifs de sécurité.

10. Quelle est la différence entre un transformateur de tension et un transformateur de courant dans leurs principes de fonctionnement ?

Réponse : Un transformateur de tension est principalement utilisé pour mesurer la tension, tandis qu'un transformateur de courant est utilisé pour mesurer le courant.

(1) Le côté secondaire du transformateur de courant peut être court-circuité, mais ne peut pas être ouvert ; Le côté secondaire du transformateur de tension peut être ouvert, mais pas court-circuité.

(2) Comparée à la charge du côté secondaire, l'impédance interne primaire du transformateur de tension est si faible qu'elle peut être négligée, et le transformateur de tension peut être considéré comme une source de tension ; la résistance interne primaire du transformateur de courant est si grande qu'il est considéré comme une source de courant avec une résistance interne infinie.

(3) En fonctionnement normal, le transformateur de tension présente une induction magnétique proche de la valeur de saturation, ce qui provoque une chute de tension en cas de défaillance du système. En fonctionnement normal, le transformateur de courant présente une induction magnétique très faible. En cas de court-circuit, le courant au primaire augmente, ce qui accroît considérablement l'induction magnétique et peut même dépasser la valeur de saturation, entraînant une augmentation de l'erreur du courant de sortie secondaire. Il est donc recommandé de choisir un transformateur de courant peu sensible à la saturation.