Quelle est la température de fonctionnement d'un transformateur à sec ?

发布时间：16 juin 2025 08:06:23

Dans le système électrique, les transformateurs à sec jouent un rôle essentiel en fournissant une alimentation stable et fiable à divers types d'équipements électriques. Sa température de fonctionnement est un paramètre clé qui non seulement affecte directement les performances du transformateur, mais qui est aussi étroitement lié à la durée de vie et à la sécurité de l'équipement. La compréhension de la température de fonctionnement des transformateurs à sec est un élément essentiel pour assurer un fonctionnement efficace et stable du système électrique.​
Plage de température normale de fonctionnement d'un transformateur à sec​
La plage de température normale de fonctionnement du transformateur à sec n'est pas fixe, mais dépend de divers facteurs, dont le degré de résistance à la chaleur du matériau d'isolation, qui joue un rôle décisif. Selon le niveau de résistance à la chaleur des matériaux d'isolation, la température maximale supportée diffère. À l'heure actuelle, dans le domaine de la fabrication des transformateurs à sec, les matériaux d'isolation courants résistent à la chaleur dans les classes A, E, B, F, H et C.​
  1. Isolation de classe ALa température limite de fonctionnement est de 105°C et l'augmentation maximale de la température doit être inférieure à 60 K. Cela signifie qu'en pratique, la température de l'enroulement du transformateur ne doit pas dépasser 85°C (25°C + 60 K) lorsque la température ambiante est de 25°C.​
  1. Isolation de classe ELa température limite de fonctionnement est de 120°C et l'augmentation maximale de température doit être inférieure à 75 K. En supposant que la température ambiante est également de 25°C, la température du bobinage ne doit pas dépasser 100°C (25°C + 75 K).​
  1. Isolation de classe BLa température limite de fonctionnement est de 130°C et l'augmentation maximale de température doit être inférieure à 80 K. En fonction de la température ambiante susmentionnée, la température du bobinage doit être inférieure à 105°C (25°C + 80 K).​
  1. Isolation de classe FLa température limite de fonctionnement est de 155°C et l'augmentation maximale de température doit être inférieure à 100 K. Dans ce cas, la température du bobinage ne doit pas être supérieure à 125°C (25°C + 100 K) à une température ambiante de 25°C.​
  1. Isolation de classe HL'augmentation maximale de la température doit être inférieure à 125 K. Si la température ambiante est de 25°C, la température du bobinage doit être maintenue à 150°C (25°C + 125 K).​
  1. Isolation de classe CL'augmentation maximale de la température doit être inférieure à 150 K. Lorsque la température ambiante est de 25 °C, une température d'enroulement de 175 °C (25 °C + 150 K) est admissible.​
Dans la pratique, la plupart des transformateurs à sec sont isolés avec une isolation de classe F ou H. Par conséquent, en général, la température de fonctionnement normale des transformateurs à sec doit être maintenue en dessous de 155 °C (classe F) ou de 180 °C (classe H). Toutefois, du point de vue de la prolongation de la durée de vie du transformateur et de la stabilité de fonctionnement, il est plus souhaitable de maintenir la température de fonctionnement à un niveau relativement bas. Par exemple, pour les transformateurs à sec avec des matériaux d'isolation de classe H, le contrôle de la température entre 120 °C et 130 °C pendant le fonctionnement normal peut ralentir efficacement le vieillissement des matériaux d'isolation et améliorer la fiabilité de l'équipement.​
Facteurs affectant la température de fonctionnement des transformateurs à sec​
  1. Taille de la chargeLa charge est l'un des principaux facteurs influençant la température de fonctionnement des transformateurs à sec. Lorsque la charge du transformateur augmente, le courant dans l'enroulement augmente en conséquence. Selon la loi de Joule, la chaleur est générée lorsque le courant passe à travers un conducteur (Q = I²Rt, où Q est la chaleur, I est le courant, R est la résistance et t est le temps). Plus le courant augmente, plus la chaleur est générée dans les enroulements, ce qui entraîne une augmentation de la température du transformateur. Par exemple, lorsqu'un transformateur fonctionne à pleine charge, sa température est généralement supérieure de 20 à 30 °C à celle d'un transformateur fonctionnant à faible charge. Si le transformateur fonctionne en surcharge pendant une longue période, sa température continuera à augmenter et, dans les cas les plus graves, elle pourra dépasser la limite de tolérance du matériau d'isolation, accélérer le vieillissement de l'isolation et même provoquer une défaillance.​
  1. température ambianteLa température ambiante dans laquelle le transformateur fonctionne a une influence directe sur sa température. Dans un environnement à température élevée, les conditions de dissipation de la chaleur du transformateur se dégradent. En raison de la température ambiante élevée, la différence de température entre le transformateur et l'environnement diminue, l'efficacité de la dissipation thermique diminue, de sorte que la chaleur générée à l'intérieur du transformateur est difficile à évacuer efficacement, ce qui entraîne une augmentation de la température. En été, par exemple, lorsque la température ambiante atteint 35 ℃ - 40 ℃, la température de fonctionnement des transformateurs à sec augmente considérablement par rapport au printemps et à l'automne (température ambiante d'environ 20 ℃ - 25 ℃). Si la température ambiante est trop élevée et dure longtemps, il peut être nécessaire de prendre des mesures de refroidissement supplémentaires, telles qu'une ventilation renforcée, l'installation d'une climatisation, etc. pour garantir que le transformateur fonctionne dans la plage de température normale.​
  1. condition thermiqueLe rapport : De bonnes conditions thermiques sont essentielles pour contrôler la température de fonctionnement des transformateurs de type sec. La dissipation de la chaleur des transformateurs se fait principalement par convection naturelle, rayonnement et refroidissement par air forcé, entre autres. Si le lieu d'installation du transformateur n'est pas bien ventilé, par exemple s'il est placé dans un petit espace fermé, l'air ne peut pas circuler efficacement, l'effet de refroidissement par convection naturelle sera fortement réduit. En outre, une accumulation trop importante de poussière et de saleté à la surface du transformateur affectera également sa capacité de dissipation de la chaleur par rayonnement. Pour certains transformateurs à sec de grande capacité, généralement équipés d'un système de refroidissement par air forcé, lorsque la température dépasse un certain seuil, le ventilateur se met automatiquement en marche, en accélérant le flux d'air pour évacuer la chaleur. Toutefois, si le ventilateur tombe en panne ou si le conduit d'air est bloqué, l'effet du refroidissement par air forcé ne pourra pas jouer normalement, ce qui entraînera une augmentation de la température du transformateur.​
Risques liés aux températures de fonctionnement élevées des transformateurs à sec​
  1. Vieillissement accéléré de l'isolationLe rapport : Les matériaux isolants constituent une partie importante des transformateurs à sec, et leur performance est directement liée à la sécurité de fonctionnement du transformateur. Lorsque la température de fonctionnement est trop élevée, la structure moléculaire du matériau isolant change, ce qui entraîne une détérioration de ses propriétés physiques et chimiques et accélère le processus de vieillissement de l'isolation. Des études ont montré que la température de fonctionnement d'un transformateur à sec augmente de 8 ℃ à 10 ℃, le vieillissement du matériau d'isolation s'accélère d'environ deux fois. Le vieillissement de l'isolation rendra les propriétés d'isolation des matériaux isolants, telles que la réduction de la résistance d'isolation, l'affaiblissement de la résistance diélectrique, etc., augmentant le court-circuit de l'enroulement, la mise à la terre et d'autres probabilités de défaillance, affectant gravement la durée de vie du transformateur. Par exemple, un transformateur à sec qui peut être utilisé pendant 20 ans à une température de fonctionnement normale peut voir sa durée de vie réduite à 10 ans, voire moins, s'il est utilisé à haute température pendant une longue période.​
  1. Réduction de l'efficacité opérationnelleLa loi d'Ohm : Lorsque la température de fonctionnement du transformateur augmente, la résistance des enroulements s'accroît. Selon la loi d'Ohm (I = U / R, où I est le courant, U la tension et R la résistance), une augmentation de la résistance entraîne une diminution du courant si la tension reste constante. La puissance de sortie du transformateur P = UI (U est la tension, I est le courant), une diminution du courant signifie une diminution de la puissance de sortie, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité de fonctionnement du transformateur. Parallèlement, en raison de l'augmentation de la résistance, la chaleur générée par l'enroulement augmente encore, formant un cercle vicieux. Cela entraîne non seulement un gaspillage d'énergie, mais peut également affecter la qualité de l'alimentation du système électrique et ne pas répondre à la demande de puissance de la charge.​
  1. créer un risque potentiel pour la sécuritéLes températures de fonctionnement excessives peuvent entraîner un certain nombre de problèmes de sécurité. Lorsque la température continue d'augmenter au-delà de la limite de tolérance du matériau d'isolation, l'isolation peut être rompue, ce qui entraîne un court-circuit dans l'enroulement. Le courant de court-circuit génère instantanément une chaleur énorme qui peut déclencher un incendie, ce qui constitue une menace sérieuse pour la sécurité de l'équipement et du personnel environnants. En outre, la température élevée peut entraîner la dilatation et la déformation des pièces internes du transformateur, ce qui provoque un mauvais contact, un desserrage et d'autres problèmes, aggravant encore le risque de défaillance. Dans certains lieux d'alimentation importants, tels que les sous-stations et les centres de données, les transformateurs de type sec entraîneront de graves pertes économiques et auront des répercussions sociales en cas d'accident de sécurité.​
Surveillance et contrôle de la température de fonctionnement des transformateurs à sec​
  1. Méthodes de contrôle de la température​
  • méthode du thermomètreMéthode de contrôle de la température : Il s'agit d'une méthode de contrôle de la température plus courante et plus intuitive. Dans le bobinage ou le noyau du transformateur de type sec et dans d'autres parties clés de l'installation, des thermomètres sont installés, tels que des thermocouples, des thermomètres à résistance, etc. Ces thermomètres peuvent mesurer la température de la partie mesurée en temps réel, convertir le signal de température en signal électrique de sortie et lire la valeur de la température directement sur l'instrument d'affichage. Par exemple, les thermomètres à thermocouple utilisent l'effet thermoélectrique de deux matériaux métalliques différents. Lorsque la température change, les extrémités du thermocouple produisent un potentiel thermique, et la mesure de la taille du potentiel thermique permet de connaître la valeur de la température.​
  • méthode du thermostatLe thermostat : Un thermostat est un système intelligent de surveillance et de contrôle de la température. Il se compose généralement d'un capteur de température, d'un contrôleur et d'un actionneur. Le capteur de température est installé à l'intérieur du transformateur et collecte les données de température en temps réel et les transmet au contrôleur. Le contrôleur analyse et traite les données collectées en fonction du seuil de température prédéfini. Lorsque la température dépasse la valeur fixée, le contrôleur émet une commande pour que l'actionneur agisse, par exemple en démarrant le ventilateur pour dissiper la chaleur, en envoyant des signaux d'alarme, etc. Actuellement, le contrôleur de température sur le marché devient de plus en plus puissant, il peut non seulement surveiller et contrôler la température en temps réel, mais il a également la fonction d'enregistrement des données, de communication à distance, etc., ce qui est pratique pour le personnel d'exploitation et de maintenance pour effectuer la surveillance et la gestion à distance de l'état de fonctionnement du transformateur.​
  1. Mesures de contrôle de la température​
  • Refroidissement par air naturelPour certains transformateurs à sec de faible capacité et à température de fonctionnement relativement basse, le refroidissement naturel par air est un moyen simple et efficace de dissiper la chaleur. Grâce à une conception raisonnable de la structure de la forme du transformateur et du canal de ventilation, la convection naturelle de l'air sera utilisée pour évacuer la chaleur générée à l'intérieur du transformateur vers le milieu environnant. Par exemple, placez le dissipateur thermique sur la coque du transformateur pour augmenter la surface de dissipation de la chaleur et favoriser la convection naturelle de l'air. Dans le même temps, il convient de s'assurer que le lieu d'installation du transformateur est bien ventilé et qu'il n'y a pas d'obstacles qui bloquent le flux d'air, afin d'améliorer l'effet de refroidissement de l'air naturel.​
  • Refroidissement par air forcéLorsque la charge du transformateur à sec est importante ou que la température de fonctionnement de l'environnement est élevée, le refroidissement naturel par air peut ne pas être en mesure de répondre aux exigences de dissipation de la chaleur, il est alors nécessaire d'utiliser un système de refroidissement par air forcé. Le système de refroidissement par air forcé est principalement composé d'un ventilateur, d'un conduit d'air et d'un système de contrôle. Lorsque la température du transformateur atteint un certain degré (par exemple, la température du bobinage atteint 100 ℃ - 110 ℃), le régulateur de température émet une commande pour démarrer le ventilateur. Le ventilateur soufflera de l'air froid à travers le conduit vers l'enroulement et le noyau du transformateur et d'autres parties chaudes, accélérant ainsi la distribution de la chaleur. Au cours du processus de refroidissement par air forcé, il convient de vérifier régulièrement l'état de fonctionnement du ventilateur afin de s'assurer qu'il fonctionne normalement et que le conduit d'air n'est pas obstrué. En outre, en fonction du fonctionnement réel du transformateur, la vitesse du ventilateur peut être ajustée pour contrôler l'intensité de la dissipation de la chaleur, afin de réaliser des économies d'énergie.​
  • Ajustement de la chargeLes transformateurs de type sec : Un ajustement raisonnable de la charge des transformateurs de type sec est également l'une des mesures importantes pour contrôler la température de fonctionnement. En surveillant et en analysant la charge du système électrique, la répartition de la charge peut être optimisée afin d'éviter une surcharge prolongée du transformateur. Par exemple, pendant la période de pointe de la consommation d'électricité, la charge du transformateur de courant peut être réduite en transférant certaines charges non critiques vers d'autres transformateurs afin de réduire sa température de fonctionnement. Parallèlement, pour certaines charges saisonnières ou intermittentes, les heures de démarrage et d'arrêt de l'équipement peuvent être raisonnablement organisées en fonction de la demande réelle, de sorte que le transformateur puisse fonctionner de manière très efficace et à basse température.​
  • Amélioration de l'environnement opérationnelAméliorer l'environnement de fonctionnement du transformateur à sec est également important pour réduire la température. Premièrement, il faut s'assurer que le lieu d'installation du transformateur est bien ventilé, en installant un équipement de ventilation, tel qu'un ventilateur d'extraction, un ventilateur, etc. pour améliorer la circulation de l'air et évacuer la chaleur. Deuxièmement, contrôler la température et l'humidité de l'environnement de travail. Pendant la saison des températures élevées, la climatisation et d'autres équipements de réfrigération peuvent être utilisés pour réduire la température ambiante ; pour les environnements à forte humidité, des équipements de déshumidification peuvent être installés pour maintenir l'environnement sec. En outre, le nettoyage régulier de l'environnement de fonctionnement du transformateur permet d'éviter l'accumulation de poussière, de saleté et d'autres éléments sur la surface du transformateur, ce qui affecte l'effet de dissipation de la chaleur.​
Comprendre les connaissances liées à la température de fonctionnement des transformateurs à sec et prendre des mesures de surveillance et de contrôle efficaces est la clé pour assurer leur fonctionnement sûr, stable et efficace. Grâce à une sélection raisonnable des matériaux d'isolation, à l'optimisation des conditions de dissipation de la chaleur, à la surveillance de la température en temps réel et à l'ajustement opportun des paramètres de fonctionnement et à d'autres moyens, la température de fonctionnement du transformateur peut être contrôlée efficacement pour prolonger la durée de vie de l'équipement et améliorer la fiabilité du système électrique. Dans la pratique, le personnel chargé de l'exploitation et de la maintenance du réseau électrique doit prêter une attention particulière aux variations de température du transformateur à sec, en stricte conformité avec les normes et standards pertinents pour l'exploitation et la maintenance, afin de garantir un fonctionnement sûr et stable du réseau électrique.
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