Réservoir de l'huile du transformateur : Types, structure et fonctions expliqués

Présentation du conservateur d'huile de transformateur

Le conservateur d'huile est un dispositif de stockage d'huile crucial pour les transformateurs. Lorsque la charge du transformateur augmente et que la température de l'huile monte, l'huile isolante à l'intérieur du réservoir se dilate en raison de la chaleur, faisant couler l'excédent d'huile dans le conservateur. Inversement, lorsque la température baisse, l'huile du conservateur revient dans le réservoir. Ce processus permet une régulation automatique du niveau d'huile, permettant au conservateur de servir à la fois de stockage et de réapprovisionnement en huile, assurant que le réservoir reste pleinement rempli d'huile.

En même temps, le conservateur réduit la surface de contact entre l'huile de transformateur et l'air. L'humidité, la poussière et la boue d'huile oxydée absorbés de l'air s'accumulent dans le piège à sédiments au fond du conservateur, ralentissant considérablement la dégradation de l'huile de transformateur.

Structure du conservateur d'huile

Le corps du conservateur est un récipient cylindrique fabriqué à partir de plaques d'acier soudées, avec un volume d'environ 10% de la capacité totale du réservoir. Il est monté horizontalement sur le dessus du réservoir et connecté au réservoir principal via un pipeline passant par un relais à gaz, permettant au niveau d'huile de monter et descendre librement en fonction des changements de température. Dans des conditions normales de fonctionnement, le niveau minimum d'huile dans le conservateur doit être supérieur au tuyau d'élévation de la gaine haute tension ; pour les gaines à structure connectée, le niveau minimum d'huile doit être au-dessus du sommet de la gaine. Un indicateur de niveau d'huile en verre (ou indicateur de niveau d'huile) est installé sur le côté du conservateur pour surveiller en temps réel les changements de niveau d'huile.

Types de conservateurs d'huile

Actuellement, il existe trois principaux types de conservateurs d'huile de transformateur :

• Conservateur à capsule : Comporte une capsule en caoutchouc à l'intérieur qui isole l'huile de transformateur de l'atmosphère extérieure tout en fournissant de l'espace pour l'expansion et la contraction thermiques.

• Conservateur à diaphragme : Utilise un diaphragme en caoutchouc pour séparer l'huile de l'air et fournit le volume nécessaire pour l'expansion et la contraction thermiques.

• Conservateur à cloche ondulée : Emploie un dispositif d'expansion en cloche métallique pour isoler l'huile de l'atmosphère et accommoder les changements de volume d'huile. Les conservateurs à cloche ondulée sont divisés en types à huile interne et externe, le type à huile interne offrant de meilleures performances mais ayant une taille plus grande.

Méthodes de scellement des conservateurs d'huile

• Conservateur ouvert (non scellé) : L'huile de transformateur est directement exposée à l'air extérieur. Cette conception a un mauvais scellement, rendant l'huile sujette à l'humidité et à l'oxydation, entraînant un excès d'humidité et de gaz, ce qui affecte le fonctionnement sûr du transformateur. Ce type a été largement éliminé et ne se trouve que dans certains transformateurs basse tension et de petite capacité.

• Conservateur à capsule : Équipé d'une capsule en caoutchouc résistant à l'huile à l'intérieur du conservateur pour isoler l'huile de l'air. La capsule communique avec l'atmosphère via un tuyau respiratoire et un dessiccant, s'expandant et se contractant avec les changements de niveau d'huile. Cependant, la capsule est susceptible de vieillir et de se fissurer, permettant à l'humidité et à l'air d'entrer dans l'huile, entraînant la dégradation de l'huile, une performance d'isolation réduite et une perte diélectrique accrue. Un remplacement régulier du gel de silice est nécessaire, et dans les cas graves, une filtration de l'huile ou une maintenance hors service peut être requise. Son utilisation diminue progressivement.

• Conservateur à diaphragme : Utilise une structure de diaphragme faite de deux couches de tissu nylon avec du chloroprène en sandwich et recouverte de caoutchouc nitrile à l'extérieur. Cependant, il a des exigences élevées pour les processus d'installation et de maintenance, avec des problèmes tels que les fuites d'huile et les dommages aux composants en caoutchouc affectant la sécurité, la fiabilité et la propreté opérationnelle de l'alimentation électrique. Son utilisation diminue également progressivement.

• Conservateur scellé à cloche ondulée (huile interne) : Utilise un élément élastique en métal comme compensateur, une technologie mature largement utilisée dans les systèmes électriques depuis plus de 20 ans, prolongeant la technologie des expandeurs métalliques à plaque utilisés dans les transformateurs de mesure.

• Conservateur vertical à huile interne : Utilise des cloches comme conteneurs d'huile, avec plusieurs cloches connectées en parallèle et installées verticalement sur une base, un couvercle anti-poussière externe ajouté, et la compensation du volume d'huile réalisée par le mouvement vertical des cloches, avec une apparence principalement rectangulaire.

• Conservateur horizontal à huile externe : Utilise des cloches comme vessie d'air, placées horizontalement à l'intérieur du cylindre du conservateur, avec de l'huile isolante remplie entre l'extérieur des cloches et le cylindre, et l'intérieur des cloches connecté à l'air extérieur. La compensation du volume d'huile est réalisée par l'expansion et la contraction des cloches, modifiant le volume interne du conservateur, avec une apparence cylindrique placée horizontalement.

Caractéristiques du conservateur d'huile à cloche ondulée en métal

• La cavité centrale est équipée d'un amortisseur en tant que dispositif de protection contre la pression, qui peut atténuer l'impact des augmentations soudaines de la pression interne de l'huile sur le corps du conservateur. Lorsque la pression atteint la limite, le noyau se rompt pour libérer la pression, protégeant le corps du transformateur et améliorant la fiabilité opérationnelle, une caractéristique unique non présente dans d'autres conservateurs.

• Le noyau est constitué d'un ou plusieurs unités de cloches, avec un couvercle de protection externe. L'extérieur du noyau est exposé à l'atmosphère, favorisant une bonne dissipation de la chaleur et une ventilation, promouvant la circulation de l'huile, réduisant la température interne de l'huile et améliorant la fiabilité opérationnelle.

• L'indicateur de niveau d'huile se déplace de manière synchrone avec l'expansion et la contraction du noyau, offrant une sensibilité élevée. Les changements de niveau d'huile peuvent être observés directement à travers une fenêtre de visualisation sur le couvercle de protection, fournissant des lectures intuitives et fiables. Un interrupteur de limite pour l'alarme de niveau d'huile est installé sur le couvercle de protection, répondant aux exigences de fonctionnement sans surveillance.

• Pas de phénomène de faux niveau d'huile : Les conservateurs traditionnels ont du mal à expulser complètement l'air, pouvant causer des faux niveaux d'huile. Cette conception, avec son mouvement sensible du noyau et une plaque d'équilibrage en acier créant une légère pression positive, expulse efficacement l'air interne jusqu'à ce que le niveau d'huile souhaité soit atteint, éliminant les faux niveaux d'huile.

• Les expandeurs à cloches ondulées en métal ne conviennent pas aux réservoirs d'huile des changeurs de rapport sous charge : Le changeur de rapport sous charge, un composant clé du transformateur, ajuste fréquemment la tension en fonction des conditions de charge pendant le fonctionnement. Les arcs générés lors de l'ajustement entraînent la décomposition de l'huile et la production de gaz. Le volume limité des expandeurs à cloches ondulées entièrement scellés en métal entrave la libération de gaz, nécessitant des purges sur site fréquentes. Par conséquent, les fabricants et les utilisateurs ne recommandent pas l'utilisation d'expandeurs à cloches ondulées entièrement scellés en métal pour les petits conservateurs des changeurs de rapport sous charge.