Matériaux d'isolation des transformateurs dans les types immergés dans l'huile et secs

Isolation dans les transformateurs à bain d'huile

Dans les transformateurs à bain d'huile modernes, l'isolation des enroulements haute tension suit une approche largement adoptée. Généralement, le fil est recouvert de vernis, et du papier kraft est inséré entre chaque couche de l'enroulement. Cette combinaison fournit une isolation électrique fiable et une protection mécanique pour les enroulements haute tension, les protégeant contre les ruptures électriques et les dommages physiques.

Pour les enroulements basse tension, une stratégie d'isolation différente est utilisée. Ici, les conducteurs en bande peuvent être laissés nus, avec une isolation en papier placée entre les couches. Cette méthode trouve un équilibre entre l'efficacité économique et les exigences d'isolation nécessaires pour les applications basse tension.

Cependant, le paysage des matériaux d'isolation pour les conducteurs en bande dans les enroulements basse tension est en évolution. La pratique traditionnelle de l'enveloppement des conducteurs en bande avec du papier est progressivement abandonnée. Les revêtements et enveloppes synthétiques en polymère et en tissu synthétique émergent comme des alternatives préférées. Ces matériaux modernes offrent une durabilité accrue, de meilleures propriétés d'isolation électrique et une résistance améliorée aux facteurs environnementaux par rapport à l'isolation en papier traditionnelle.

L'intégration de fils, bandes et conducteurs en bande en aluminium, ainsi que des revêtements en vernis, a présenté des défis uniques aux fabricants de transformateurs de distribution. L'aluminium possède une propriété distinctive : lorsqu'il est exposé à l'air, il forme spontanément une couche d'oxyde isolante à sa surface. Ce revêtement d'oxyde auto-formé peut entraver la conductivité électrique. Par conséquent, chaque fois que des connexions électriques doivent être établies à l'aide de conducteurs en aluminium, les fabricants doivent élaborer des méthodes efficaces pour soit retirer cette couche d'oxyde, soit empêcher sa formation aux points de connexion. Cela nécessite une sélection minutieuse des matériaux, des processus de fabrication précis et des mesures strictes de contrôle qualité pour assurer le fonctionnement fiable des transformateurs de distribution avec des composants en aluminium.

Défis et solutions avec les conducteurs en aluminium dans les transformateurs, et isolation dans les transformateurs à sec

Défis et gestion des conducteurs en aluminium dans les transformateurs à bain d'huile

De plus, l'aluminium de grade conducteur électrique possède une texture notablement douce. Lorsqu'une fixation mécanique est appliquée, il est très susceptible de problèmes tels que le flux à froid et l'expansion différentielle. Le flux à froid fait référence à la déformation lente du doux aluminium sous contrainte mécanique au fil du temps, tandis que l'expansion différentielle se produit lorsque l'aluminium se dilate ou se contracte à un taux différent des autres composants de l'assemblage, potentiellement conduisant à des connexions lâches ou des pannes mécaniques.

Pour répondre aux besoins de connectivité des fils en aluminium, plusieurs méthodes de sertissage spécialisées ont été développées. Le brasage peut être utilisé, bien qu'il nécessite des techniques de brasage spécifiques et des flux pour assurer une bonne liaison. Une autre approche courante est le sertissage, qui implique l'utilisation de sertisseurs spéciaux. Ces sertisseurs sont conçus pour percer à la fois le revêtement en vernis sur le fil et la couche d'oxyde naturellement formée à la surface de l'aluminium. En faisant cela, ils établissent une connexion électrique fiable. De plus, ils scellent les zones de contact de l'oxygène, empêchant toute oxydation ultérieure et assurant l'intégrité à long terme de la connexion.

Pour les bandes ou les conducteurs en bande en aluminium, le soudage TIG (soudage à l'arc à tungstène inerte) offre une solution de jonction efficace. Ce processus de soudage utilise une électrode en tungstène non consommable et un écran de gaz inerte pour créer une liaison de haute qualité et solide entre les composants en aluminium. De plus, les bandes en aluminium peuvent également être jointes à d'autres connecteurs en cuivre ou en aluminium par des techniques de soudage à froid ou de sertissage. Le soudage à froid, en particulier, crée une liaison en état solide sans besoin de faire fondre les matériaux, ce qui est bénéfique pour maintenir les propriétés mécaniques et électriques des conducteurs. Même pour réaliser des connexions vissées sur de l'aluminium mou, tant que la zone de jonction est soigneusement nettoyée pour éliminer tout oxyde ou contaminant, une connexion sûre et conductrice peut être obtenue.

Matériaux d'isolation dans les transformateurs à sec

Dans le domaine des transformateurs à sec, une pratique standard consiste à appliquer un scellant ou un revêtement protecteur sur les enroulements à l'aide de résine ou de vernis. Cela sert de protection contre divers facteurs environnementaux défavorables, tels que l'humidité, la poussière et les gaz corrosifs, qui peuvent graduellement dégrader les propriétés d'isolation des enroulements de transformateur et compromettre les performances globales et la durée de vie du transformateur.

Les milieux isolants utilisés pour les enroulements primaire et secondaire des transformateurs à sec peuvent être classés dans les catégories suivantes :

• Bobine moulée : Dans ce type, l'enroulement est intégré dans une résine moulée, ce qui fournit une structure d'isolation robuste et durable. La résine moulée n'encapsule pas seulement les conducteurs, mais offre également une excellente résistance mécanique et une isolation électrique, la rendant adaptée aux applications où une haute fiabilité et une protection sont requises.

• Encapsulation sous vide-pression : Cette méthode implique l'encapsulation des enroulements sous conditions de vide-pression. En éliminant l'air et d'autres contaminants du processus d'isolation, elle assure une couche d'isolation plus uniforme et sans vide, améliorant les performances électriques et thermiques du transformateur.

• Imprégnation sous vide-pression : Ici, les enroulements sont immergés dans une résine isolante sous vide-pression. Ce processus permet à la résine de pénétrer profondément dans la structure de l'enroulement, remplissant tous les espaces et pores. Ainsi, il fournit une isolation et des capacités de dissipation de chaleur améliorées, contribuant à l'opération efficace du transformateur.

• Revêtu : Les techniques de revêtement simples impliquent l'application d'une couche de matériau isolant, telle qu'un vernis ou un composé de revêtement spécialisé, directement sur les enroulements. Ce type d'isolation est relativement simple et économique, adapté aux applications où des exigences d'isolation moins strictes sont nécessaires.

Bobine moulée

Dans la méthode d'isolation par bobine moulée, l'enroulement est d'abord renforcé si nécessaire ou positionné dans un moule. Ensuite, il est moulé dans une résine sous conditions de vide-pression. Ce processus offre plusieurs avantages significatifs. Puisque l'enroulement est entièrement enclos dans une isolation solide, il réduit efficacement les niveaux sonores pendant l'exploitation. De plus, le processus de moulage sous vide-pression remplit l'enroulement de résine, éliminant complètement tout vide. Ces vides, s'ils étaient présents, pourraient entraîner une décharge de corona, qui pourrait dégrader l'isolation et causer des problèmes électriques au fil du temps. Avec son système d'isolation solide, l'enroulement moulé présente une résistance mécanique exceptionnelle, lui permettant de résister aux contraintes mécaniques. Il possède également une résistance remarquable aux courts-circuits, assurant un fonctionnement fiable en cas de fautes électriques. De plus, ce type d'enroulement est hautement résistant à l'humidité et aux contaminants, protégeant les composants internes du transformateur et prolongeant sa durée de vie.

Encapsulation sous vide-pression

Pour l'isolation par encapsulation sous vide-pression, l'enroulement est intégré dans une résine sous vide-pression. Similaire au processus de bobine moulée, l'encapsulation de l'enroulement avec de la résine de cette manière élimine efficacement tout vide qui pourrait autrement donner lieu à une décharge de corona. Ainsi, l'enroulement bénéficie d'une excellente résistance mécanique, lui permettant de résister aux chocs et vibrations mécaniques. Il présente également une forte résistance aux courts-circuits, assurant un fonctionnement stable en cas de conditions électriques anormales. Cette méthode d'isolation fournit une protection robuste contre l'intrusion d'humidité et de contaminants, maintenant l'intégrité de l'enroulement et les performances globales du transformateur.

Imprégnation sous vide-pression

Dans la technique d'isolation par imprégnation sous vide-pression, l'enroulement est imprégné de vernis sous vide-pression. Le processus d'imprégnation enduit l'enroulement de manière complète, créant une couche protectrice qui le protège de l'humidité et des contaminants. Cela aide à préserver les propriétés électriques et mécaniques de l'enroulement, assurant un fonctionnement fiable du transformateur dans diverses conditions environnementales. Bien que le niveau de protection puisse être relativement moins complet par rapport à certaines autres méthodes, il offre encore une protection suffisante pour de nombreuses applications.

Revêtu

L'approche d'isolation par revêtement implique le trempage de l'enroulement dans du vernis ou de la résine. Un enroulement revêtu fournit un niveau de base de protection contre l'humidité et les contaminants, le rendant adapté à l'utilisation dans des environnements modérés où le risque d'exposition à des éléments rigoureux est relativement faible. Bien qu'il ne puisse pas offrir le même niveau de protection que des méthodes d'isolation plus élaborées, c'est une solution économique et simple pour des applications avec des exigences d'isolation moins strictes.