Transformateurs immergés dans l'huile contre transformateurs secs : pourquoi le refroidissement par huile surpasse-t-il le refroidissement par air à capacité et conditions extérieures identiques ?

À capacité et conditions externes identiques, les performances de dissipation thermique des transformateurs immergés dans l'huile surpassent celles des transformateurs secs. Cela s'explique principalement par les différences significatives des propriétés physiques des milieux de refroidissement (huile de transformateur par rapport à l'air) et par les conceptions structurelles de dissipation thermique spécifiques.

Voici une analyse technique détaillée :

1. Comparaison des propriétés physiques des milieux de refroidissement

Les performances du milieu de refroidissement déterminent directement l'efficacité du transfert de chaleur depuis les sources de chaleur (enroulements et noyau).

2. Efficacité du transfert de chaleur par convection

• Avantage du milieu liquide : En tant que liquide, bien que sa fluidité soit affectée par la viscosité, l'huile possède une quantité de mouvement et une capacité de transport de chaleur bien supérieures à celles du gaz lorsque la convection (le fluide chaud monte, le fluide froid descend) se produit.
• Coefficient de transfert thermique de surface : À l'intérieur du transformateur, le coefficient de transfert de chaleur par convection entre l'huile et la surface des enroulements est nettement supérieur à celui de l'air. Même avec un refroidissement forcé par air (ventilateurs), les transformateurs secs ont généralement du mal à égaler l'efficacité du transfert thermique de la convection naturelle de l'huile.

Vziman Transformateur de puissance immergé dans l'huile scellé de la série S13-M

3. Chemin de transfert thermique et surface de contact

• Perméabilité : L'huile de transformateur possède une excellente fluidité et perméabilité, lui permettant de pénétrer les plus petits interstices des enroulements et d'entrer en contact direct avec chaque conducteur pour évacuer la chaleur.

• Différence de résistance thermique :

  • Transformateur sec : La chaleur doit traverser une couche d'isolation solide en résine époxy à conductivité thermique relativement faible avant de se dissiper par convection d'air. Cela entraîne une résistance thermique globale importante.

  • Transformateur immergé dans l'huile : La chaleur est transférée directement de la source de chaleur vers l'huile, qui a une conductivité thermique plus élevée, ce qui entraîne une résistance thermique minimale. La chaleur est rapidement conduite vers la paroi de la cuve et les ailettes du radiateur par convection de l'huile, puis dissipée dans l'atmosphère grâce à une grande surface d'échange thermique.

4. Stabilité opérationnelle et capacité de surcharge

• Constante de temps thermique : En raison de la masse importante et de la capacité thermique massique élevée de l'huile, les transformateurs immergés dans l'huile possèdent une « inertie thermique » significative. Lors de surcharges ou de pics de charge à court terme, l'huile agit comme un tampon thermique, absorbant la chaleur instantanée sans provoquer de pic brutal de la température des enroulements.
• Extensibilité du radiateur : Les transformateurs immergés dans l'huile peuvent facilement augmenter leur surface de dissipation thermique en ajoutant des tubes de refroidissement externes, des radiateurs ou un refroidissement forcé par air dirigé par l'huile (ODAF). Les transformateurs secs, en revanche, ont une flexibilité limitée pour étendre la surface de dissipation thermique en raison des contraintes de distance d'isolation par l'air et de la conception structurelle.

Vziman Transformateur de distribution de type sec de la série SC(B)

5. Sélection du transformateur

Choisir l'immergé dans l'huile (Extérieur / Grande capacité / Charges lourdes)

• Sous-stations indépendantes en extérieur ou installation en plein air
• Capacité relativement importante (généralement supérieure à 1000 kVA)
• Fortes fluctuations de charge (usines, mines, industries métallurgiques, etc.)
• Sensibilité à l'investissement initial, recherche d'un rapport coût-efficacité élevé
• Possibilité d'utiliser l'huile comme milieu de refroidissement

Transformateur immergé dans l'huile de la série S de Vziman – Conçu pour des conditions exigeantes avec une dissipation thermique supérieure et une excellente capacité de surcharge. Doté d'une huile isolante à haute conductivité thermique et d'un système de circulation d'huile efficace, il contrôle précisément l'élévation de température des enroulements, prolongeant ainsi efficacement la durée de vie de l'équipement. Que ce soit dans des environnements industriels à haute température, en haute altitude ou avec de fortes fluctuations de charge, il maintient une production stable et répond de manière fiable à tous les défis.

Choisir le type sec (Intérieur / Exigences de sécurité élevées / Sans entretien)

• Installation intérieure dans les zones densément peuplées
• Exigences strictes en matière de protection contre l'incendie et les explosions
• Exigences environnementales élevées (aucun risque de fuite d'huile)
• Salles de distribution souterraines (pas besoin de fosses de rétention d'huile)
• Capacité de maintenance limitée, nécessitant un fonctionnement sans entretien

Transformateur de type sec de la série SCB de Vziman – Adoptant des matériaux d'isolation respectueux de l'environnement et une technologie de contrôle de la température avancée, il assure un fonctionnement véritablement ignifuge, antidéflagrant et sans pollution. Le processus de moulage sous vide en résine époxy à haute conductivité thermique garantit une excellente résistance à l'humidité, une retardance à la flamme et une capacité de résistance aux courts-circuits. Essentiellement sans entretien tout au long de sa durée de vie conçue, il réduit considérablement les coûts d'exploitation et de maintenance.

6. Conclusion

Un transformateur immergé dans l'huile est analogue à un ordinateur équipé d'un « système de refroidissement liquide », tandis qu'un transformateur sec s'apparente davantage à un « dissipateur thermique refroidi par air » traditionnel.
Édité à partir de :Echo