Exigences générales et fonctions des systèmes de refroidissement des transformateurs électriques
Exigences générales pour les systèmes de refroidissement des transformateurs électriques
Tous les dispositifs de refroidissement doivent être installés conformément aux spécifications du fabricant;
Le système de refroidissement avec circulation forcée d'huile doit disposer de deux alimentations électriques indépendantes dotées d'une capacité de commutation automatique. En cas de défaillance de l'alimentation en service, l'alimentation de secours doit être activée automatiquement et émettre des signaux sonores et visuels;
Pour les transformateurs à circulation forcée d'huile, lorsque un refroidisseur défectueux est déconnecté, des signaux sonores et visuels doivent être émis, et le refroidisseur de secours doit être activé automatiquement (manuellement pour le refroidissement par eau);
Les moteurs auxiliaires des ventilateurs, des pompes à eau et des pompes à huile doivent être protégés contre la surcharge, les courts-circuits et la perte de phase; il doit y avoir des dispositifs pour surveiller le sens de rotation des moteurs des pompes à huile;
Pour les échangeurs de chaleur refroidis par eau, la pompe à huile doit être installée du côté d'entrée d'huile du refroidisseur, garantissant que la pression de l'huile dans le refroidisseur est supérieure à celle de l'eau d'environ 0,05 MPa dans toutes les conditions (sauf indication contraire du fabricant). Un bouchon de vidange doit être prévu du côté de sortie d'eau du refroidisseur;
Pour les transformateurs à refroidissement par circulation forcée d'huile et d'eau, une vanne anti-retour doit être installée à la sortie de chaque pompe à huile immergée dans les refroidisseurs;
Les transformateurs à refroidissement par circulation forcée d'huile doivent être capables de contrôler l'allumage et l'extinction des refroidisseurs en fonction de la température et/ou de la charge.
Fonction des refroidisseurs de transformateurs
Lorsqu'il existe une différence de température entre l'huile supérieure et inférieure dans un transformateur, une convection de l'huile est formée à travers le refroidisseur. Après avoir été refroidie dans le refroidisseur, l'huile retourne au réservoir, réduisant ainsi la température du transformateur.
Méthodes de refroidissement pour les refroidisseurs de transformateurs
Méthode de refroidissement par air naturel à immersion dans l'huile;
Méthode de refroidissement par air forcé à immersion dans l'huile;
Méthode de refroidissement par eau à circulation forcée d'huile;
Méthode de refroidissement par air à circulation forcée d'huile;
Méthode de refroidissement dirigé à circulation forcée d'huile.
Dans les postes électriques de 500 kV, les grands transformateurs adoptent généralement la méthode de refroidissement par air forcé à circulation forcée d'huile, tandis que les très grands transformateurs utilisent la méthode de refroidissement dirigé à circulation forcée d'huile.
Principe de fonctionnement des refroidisseurs de transformateurs
Les transformateurs électriques traditionnels utilisent des ventilateurs commandés manuellement, avec chaque transformateur disposant généralement de 6 groupes de moteurs à refroidissement par air qui nécessitent un contrôle. Chaque groupe de ventilateurs fonctionne grâce à des relais thermiques, avec les circuits d'alimentation des ventilateurs commandés par des contacteurs. Les ventilateurs démarrent et s'arrêtent en fonction des jugements logiques basés sur les mesures de la température de l'huile du transformateur et des conditions de surcharge.
Les contacts mécaniques sont principalement actionnés par des contacts mécaniques manuels. Un tel contrôle traditionnel repose uniquement sur l'opération manuelle. Cependant, son principal inconvénient est que tous les ventilateurs doivent démarrer et s'arrêter simultanément, générant des courants de démarrage importants qui endommagent souvent les composants du circuit. Lorsque les températures se situent entre 45 et 55 degrés Celsius, tous les ventilateurs fonctionnent généralement à pleine capacité, entraînant un gaspillage énergétique considérable et créant des difficultés significatives pour la maintenance des équipements.
Les systèmes de contrôle de refroidissement conventionnels emploient principalement des composants tels que des relais, des relais thermiques et divers systèmes de contrôle logique à base de contacts, avec une logique de contrôle extrêmement complexe. Pendant l'exploitation réelle, les contacteurs brûlent fréquemment en raison des contacts et des séparations répétés. De plus, les ventilateurs manquent de protections nécessaires telles que la surcharge, la perte de phase et la protection contre les surintensités, réduisant la fiabilité opérationnelle et augmentant les coûts d'exploitation pendant l'exploitation réelle.
Composants des refroidisseurs de transformateurs à circulation forcée d'huile et à air forcé
Le refroidisseur est composé d'échangeurs de chaleur, de ventilateurs, de moteurs, de conduits d'air, de pompes à huile et d'indicateurs de débit d'huile. Les ventilateurs de refroidissement sont utilisés pour évacuer l'air chaud émis par les échangeurs de chaleur. La pompe à huile est installée à la base du refroidisseur pour faire circuler l'huile du sommet de l'échangeur de chaleur vers le bas. L'indicateur de débit d'huile est installé à un endroit visible à la partie inférieure du refroidisseur pour faciliter l'observation de l'état de fonctionnement de la pompe à huile par les opérateurs.
Fonctions du réservoir de transformateur et des dispositifs de refroidissement
Le réservoir de transformateur sert d'enveloppe extérieure au transformateur, contenant le noyau, les enroulements et l'huile de transformateur, tout en assurant une certaine dissipation de chaleur.
La fonction du dispositif de refroidissement du transformateur est de créer une circulation d'huile à travers le radiateur lorsqu'il existe une différence de température dans la couche supérieure d'huile du transformateur. Cela permet à l'huile d'être refroidie dans le radiateur avant de revenir dans le réservoir, réduisant efficacement la température de l'huile du transformateur. Pour améliorer l'efficacité du refroidissement, des mesures telles que le refroidissement par air, le refroidissement par circulation forcée d'huile et d'air, ou le refroidissement par circulation forcée d'huile et d'eau peuvent être adoptées.
