Transformateur de mise à la terre Rockwill : Comparaison complète entre le type sec à moulage en résine époxy et le type immergé dans l'huile

1. Structure du noyau et principe d'isolation

Type sec à coulée époxy : Les enroulements haute et basse tension ainsi que le noyau sont étroitement encapsulés par moulage sous vide en résine époxy de haute pureté, formant un corps d'isolation époxy solide à haute résistance. L'air sert de milieu de refroidissement (air naturel AN / air forcé AF), permettant un fonctionnement 100 % sans huile. Il présente des niveaux de décharge partielle (DP) extrêmement bas et une excellente résistance mécanique aux courts-circuits, conforme à la norme IEC 60076-11.

Transformateur de mise à la terre en zigzag (type Z) de type sec à résine coulée 

Transformateur de mise à la terre immergé dans l'huile : Les enroulements et le noyau sont entièrement immergés dans de l'huile minérale isolante, qui assure simultanément l'isolation électrique et la dissipation thermique. L'assemblage externe comprend une cuve scellée, un conservateur (réservoir d'expansion d'huile), un relais Buchholz et un système de refroidissement, représentant l'approche technique traditionnelle d'isolation liquide, conforme à la norme IEC 60076-1.

2. Performance de sécurité incendie (différenciateur clé de sélection)

Type sec (intrinsèquement sûr) : La résine époxy offre des classifications thermiques d'isolation de classe F/H (155 °C / 180 °C). Le matériau lui-même est ignifuge et auto-extinguible, sans risque de fuite d'huile, d'explosion ou d'incendie. Il est particulièrement adapté aux postes de transformation intérieurs, aux tunnels souterrains, aux métros, aux centres de données, aux hôpitaux et autres espaces densément occupés ou confinés.

Immergé dans l'huile (nécessite une protection passive) : L'huile isolante est combustible. Les défauts de court-circuit internes présentent des risques d'éjection d'huile et d'incendie. Généralement recommandé uniquement pour les postes de transformation ouverts en extérieur. Lorsqu'il est installé à l'intérieur, des mesures de protection incendie obligatoires telles que des coupe-feu et des fosses de collecte d'huile doivent être prévues.

3. Environnement d'installation et adaptabilité du site

Type sec (adapté à l'espace) : Taille compacte, poids léger, pas besoin de fosses à huile ni de coupe-feu. Peut être installé à proximité des centres de charge ou disposé densément contre les murs, réduisant ainsi considérablement les coûts de génie civil. Pour les environnements difficiles tels que la haute altitude ou les embruns salins, des revêtements de protection personnalisés et des boîtiers en acier inoxydable sont disponibles.

Immergé dans l'huile (contraint par le site) : Équipement plus lourd et plus encombrant nécessitant des fondations indépendantes et des fosses à huile, occupant plus d'espace. Dans les espaces souterrains ou les projets de rénovation, les coûts de génie civil sont souvent très élevés.

4. Difficulté de maintenance et coût total de possession (TCO)

Type sec (faible maintenance, coût initial élevé) : Le système sans huile élimine le besoin de prélèvement d'huile, d'analyse des gaz dissous et de filtration d'huile. L'inspection de routine se limite à des contrôles visuels et à la surveillance de la température, ce qui entraîne des coûts de maintenance à long terme très bas. Cependant, le coût d'achat initial est généralement de 20 %–40 % supérieur à celui d'une unité immergée dans l'huile comparable. Si la couche de résine coulée est endommagée en interne, la réparation est difficile et nécessite généralement un retour en usine.

Immergé dans l'huile (maintenance élevée, coût initial faible) : Coût d'achat initial plus faible, mais nécessite des tests périodiques de la qualité de l'huile, le remplacement des joints et du desséchant, et est sujet aux fuites d'huile. L'avantage réside dans la réparabilité sur le terrain — les défauts d'enroulement peuvent être traités en soulevant le noyau pour une réparation sur site.

Transformateur de mise à la terre du neutre triphasé 

5. Performances électriques et conditions de fonctionnement

Dissipation thermique et surcharge : Les transformateurs immergés dans l'huile offrent une efficacité de dissipation thermique plus élevée et une plus grande capacité de support du courant de défaut à la terre sur courte durée, ce qui les rend adaptés aux conditions de défaut monophasé à la terre de forte capacité et de longue durée. Les transformateurs secs reposent sur le refroidissement par air forcé (AF) en cas de défaut à la terre ; un fonctionnement prolongé dans de telles conditions entraîne une élévation de température plus importante, nécessitant une attention particulière au risque de défaillance du ventilateur entraînant une surchauffe.

Décharges partielles et bruit : Le processus de moulage sous vide confère aux transformateurs secs un excellent contrôle des décharges partielles, ce qui les rend adaptés aux réseaux de distribution par câbles urbains sensibles aux surtensions. Les transformateurs immergés dans l'huile offrent une marge d'isolation plus importante à forte capacité et à des niveaux de tension élevés. En ce qui concerne le bruit : les transformateurs secs en refroidissement par air forcé (AF) génèrent un bruit dominé par le ventilateur (haute fréquence), tandis qu'en refroidissement naturel (AN), leur niveau de bruit est comparable à celui des types immergés. Le bruit des transformateurs immergés provient principalement des vibrations du noyau (basse fréquence).

6. Conformité environnementale et durée de vie

Performance environnementale : Les transformateurs secs ne présentent aucun risque de fuite d'huile ni aucune charge d'élimination de déchets dangereux, ce qui en fait le choix privilégié pour les bâtiments verts et les projets environnementaux urbains. Les transformateurs immergés dans l'huile comportent le risque de fuites d'huile contaminant les sols et les eaux souterraines, et l'huile usagée doit être éliminée en tant que déchet dangereux.

Durée de vie : Dans des conditions de fonctionnement normales, les deux types ont une durée de vie conceptuelle de 20–30 ans. Dans les environnements souterrains humides, les transformateurs secs correctement protégés offrent une durée de vie à long terme plus stable. Dans les environnements exposés en extérieur, les joints des transformateurs immergés dans l'huile sont plus sujets au vieillissement.

7. Caractéristiques de l'impédance homopolaire

L'impédance homopolaire est le paramètre déterminant qui distingue un transformateur de mise à la terre d'un transformateur de puissance standard, déterminant directement l'amplitude du courant de défaut et la précision de la coordination des protections.

Type sec : Le processus de moulage époxy fournit un espacement fixe des enroulements et une isolation uniforme, ce qui entraîne une impédance homopolaire constante avec une stabilité thermique élevée. Cela convient aux applications nécessitant une précision stricte de l'impédance homopolaire pour la coordination des protections. Cependant, son impédance homopolaire est généralement légèrement supérieure à celle d'une unité immergée comparable, ce qui doit être pris en compte dans la conception.

Transformateur de mise à la terre sec moulé en résine époxy 

Immergé dans l'huile : Sous isolation huile-papier, l'impédance homopolaire est plus influencée par la température de l'huile et les conditions d'écoulement. Cependant, dans les conceptions de forte capacité, une impédance homopolaire plus faible peut être obtenue grâce à une section transversale de noyau et une disposition des enroulements optimisées, répondant aux exigences de courant élevé des défauts à la terre de longue durée. Notez que l'augmentation de la température de l'huile peut provoquer une dérive de l'impédance homopolaire, affectant la précision des réglages des protections.

8. Accessoires et capacité de surveillance en ligne

La configuration des accessoires d'un transformateur de mise à la terre affecte directement l'efficacité de la maintenance et la capacité d'alerte de défaut.

Type sec : La configuration standard comprend des capteurs de température à résistance platine PT100 et un régulateur de température intelligent (démarrage/arrêt automatique du ventilateur, alarme/déclenchement en cas de surchauffe). Les ajouts en option incluent la surveillance en ligne des décharges partielles (DP), la surveillance du courant de mise à la terre du noyau et la surveillance de la température des points chauds des enroulements. Les données sont transmises via le protocole RS485 / Modbus au système de surveillance de la sous-station pour l'inspection à distance et l'évaluation de l'état.

Immergé dans l'huile : La configuration standard comprend un relais Buchholz (alarme de gaz / déclenchement), un indicateur de niveau d'huile, un indicateur de température d'huile, un dispositif de surpression et un dessiccateur. Les ajouts en option incluent l'analyse des gaz dissous (AGD), la surveillance en ligne de l'humidité et la surveillance des pertes diélectriques des traversées, permettant l'évaluation de l'état et l'alerte de défaut pour le système d'isolation huile-papier.

Résumé

Les transformateurs de mise à la terre secs moulés en époxy et immergés dans l'huile ne sont pas des substituts mais des solutions complémentaires pour différents scénarios d'application :