Défis d'exploitation des transformateurs immergés dans l'huile dans les régions extrêmement froides et guide de configuration des protections

1. Problèmes clés dans les régions extrêmement froides

À de très basses températures, l'isolation, le refroidissement et la construction mécanique d'un transformateur immergé dans l'huile font tous face à de sérieux défis, principalement dans les quatre domaines suivants :

• Détérioration de la fluidité de l'huile et risque de solidification : à basse température, la viscosité de l'huile du transformateur augmente fortement, la fluidité diminue et l'efficacité du refroidissement par convection naturelle chute de manière substantielle. Si la température descend en dessous du point d'écoulement de l'huile isolante, l'huile peut même se solidifier, arrêtant la circulation de l'huile et provoquant une surchauffe locale à l'intérieur du transformateur.
• Niveau d'huile anormal et dégradation de l'isolation : la contraction thermique entraîne une baisse notable du niveau d'huile, ce qui peut déclencher une alarme de bas niveau d'huile ou même exposer les enroulements à l'air, compromettant gravement les performances d'isolation. De plus, l'humidité dissoute dans l'huile peut précipiter sous forme de cristaux de glace en suspension à basse température, augmentant le risque de décharge partielle et de contournement.
• Grippage mécanique et fragilisation : par froid extrême, les matériaux des ressorts des mécanismes de manœuvre dans des dispositifs tels que les disjoncteurs et les sectionneurs peuvent devenir cassants, et l'huile lubrifiante peut s'épaissir ou se solidifier, provoquant facilement un fonctionnement lent, un grippage ou même un refus de fonctionnement.
• Défaillance des joints, condensation et givrage : les importants écarts de température jour/nuit dilatent et contractent de manière répétée les pièces métalliques de la cuve, des traversées et des brides, accélérant le vieillissement des joints d'étanchéité et entraînant des fuites d'huile. Parallèlement, les conditions froides et humides provoquent facilement de la condensation et du givrage sur les surfaces des équipements, endommageant l'isolation et accélérant la corrosion des pièces métalliques.

2. Équipements et mesures clés requis

Pour garantir un fonctionnement sûr et stable du transformateur par grand froid, les équipements et mesures de protection suivants doivent être déployés de manière ciblée :

Sélectionner une huile isolante basse température : l'huile de transformateur utilisée doit avoir un point d'écoulement inférieur à la température minimale enregistrée localement. Dans les régions extrêmement froides, une huile de transformateur à bas point d'écoulement (par exemple, le grade n° 45, avec un point d'écoulement de −45 ℃) ou une huile ester synthétique doit être utilisée.

Le choix de l'huile ne doit pas seulement prendre en compte le point d'écoulement, mais doit également garantir que sa température d'alimentation au démarrage à froid la plus basse (LCSET) est inférieure à la température minimale extrême enregistrée localement, afin que la viscosité à basse température satisfasse toujours aux exigences de circulation.

Installer des dispositifs de chauffage automatique et d'isolation thermique :

• Traçage électrique chauffant et réchauffeurs : installer un traçage électrique chauffant au fond de la cuve, ou installer des réchauffeurs dans les boîtiers de mécanismes et les boîtes à bornes. Le démarrage automatique se produit lorsque la température de l'huile descend en dessous du seuil de mise sous tension de sécurité spécifié par l'équipement, maintenant ainsi la température de l'huile dans la plage de fonctionnement sûre.
• Couche d'isolation thermique : ajouter un rembourrage d'isolation thermique (par exemple, une ouate isolante) à l'enveloppe du transformateur extérieur, protégeant ainsi les composants de commande contre le gel et ralentissant la perte de chaleur.
• Technologie de chauffage à basse fréquence : pour les grands transformateurs immergés dans l'huile, un chauffage à basse fréquence sur site peut être appliqué, résolvant efficacement les difficultés de circulation d'huile chaude et de récupération de l'isolation rencontrées par froid extrême.

Rénover le système intelligent de contrôle de température et de refroidissement :

• Circuits de commande indépendants : commander séparément la pompe à huile et les ventilateurs du radiateur. Dans des conditions de basse température et de faible charge, réaliser une « circulation d'huile sans refroidissement » — la pompe à huile continue de fonctionner pour maintenir le débit d'huile tandis que les ventilateurs du radiateur sont éteints, évitant ainsi une température d'huile excessivement basse.
• Commande automatique de démarrage/arrêt : configurer des capteurs de température pour la commutation automatique des ventilateurs de refroidissement et de la pompe à huile ; les seuils exacts de démarrage/arrêt doivent être réglés strictement conformément au manuel technique du fabricant de l'équipement et à la règlementation locale de dispatching du réseau.

Déployer des dispositifs de surveillance de l'état de haute précision :

• Instrumentation numérique : installer des indicateurs de niveau d'huile numériques à cadran, des relais numériques de gaz (Buchholz) et d'autres instruments fonctionnant de manière fiable par froid extrême, afin de surveiller en temps réel le niveau d'huile, la pression et l'état du gaz, et de transmettre les données à distance.
• Surveillance de la réponse diélectrique à large bande : pour combler les angles morts de détection par froid extrême, la technologie de réponse diélectrique à large bande (domaine fréquentiel) est recommandée, établissant une base de données de spectroscopie diélectrique couvrant une plage de températures ultra-large pour identifier avec précision les infiltrations d'humidité internes ou les défauts d'isolation et fournir une alerte précoce des défauts latents.

Équiper d'accessoires résistants au froid : sélectionner des vannes de transformateur, des radiateurs à panneaux et un respirateur intelligent sans entretien (qui résout également le problème de la défaillance des écrans LCD à basse température) conçus spécifiquement pour les régions de froid extrême, garantissant ainsi la fiabilité de tous les composants à basse température.

Renforcer la lubrification mécanique : pour les mécanismes de manœuvre, l'utilisation de graisse/lubrifiant basse température conçu pour le froid extrême est obligatoire, et les boîtiers de mécanismes doivent être équipés de réchauffeurs anti-condensation pour prévenir le blocage mécanique.

Résumé

Le fonctionnement sûr des transformateurs immergés dans l'huile dans les régions de froid extrême est une entreprise systématique. La solidification de l'huile, la chute du niveau d'huile, le blocage mécanique et la défaillance des joints d'étanchéité causés par le froid intense menacent directement la stabilité du réseau.

La sélection des équipements ainsi que l'exploitation et la maintenance doivent donc adopter une stratégie intégrée de « priorité à la prévention » : sur le plan physique, sélectionner une huile isolante à bas point d'écoulement, installer des équipements de chauffage automatique et d'isolation thermique, et rénover le système intelligent de contrôle de température pour maintenir les équipements en fonctionnement normal.

sur le plan de la surveillance, s'appuyer sur des dispositifs de surveillance en ligne de haute précision et des accessoires résistants au froid pour parvenir à une perception de l'état en temps réel et à une alerte précoce précise. Ce n'est qu'en intégrant profondément la protection matérielle à la surveillance intelligente que l'on peut contrer efficacement les défis des climats extrêmes et garantir le fonctionnement sûr et stable à long terme des équipements électriques dans les régions de froid intense.

Édité à partir de : Echo