Comment choisir un thermostat pour les enroulements d'un transformateur ? Principes de la simulation thermique et points clés de l'installation

• La valeur unique des thermostats de bobine: Une température normale de l'huile ne signifie pas pour autant que la température des enroulements est sans danger. Le thermorégulateur des enroulements utilise une technique de simulation thermique pour estimer la température des points chauds des enroulements, en se concentrant sur la température aux endroits les plus critiques de l'isolation du transformateur. Pour les transformateurs principaux de 110 kV et plus, le thermorégulateur des enroulements est un dispositif de protection indispensable.
• Principes de la simulation thermique: Le courant est prélevé à partir du courant de charge du transformateur via un transformateur de courant ; la chaleur générée par l'élément chauffant à l'intérieur du capteur de température est proportionnelle au carré du courant de charge (simulant les pertes dans le cuivre) ; la température des points chauds des enroulements est ensuite calculée en ajoutant la température de la surface de l'huile. Il n'est absolument pas nécessaire d'installer des capteurs à l'intérieur des enroulements haute tension.
• Lien avec le régulateur de température de l'huile: Le thermostat à huile permet d'évaluer l'état thermique global, tandis que le thermostat de bobinage permet de détecter les points chauds à l'intérieur. La relation entre les deux est similaire à celle qui existe entre un thermomètre (qui mesure la température à la surface du corps) et un scanner (qui permet de localiser les lésions internes) : ils se complètent mutuellement.

1. Explication détaillée de la technique de simulation thermique

Le principe fondamental du thermorégulateur de bobinage repose sur la technologie de simulation thermique : il s'agit de déterminer indirectement la température du point le plus chaud à l'intérieur du bobinage sans entrer en contact avec le bobinage haute tension. La mise en œuvre technique consiste à placer un élément chauffant à l'intérieur du capteur de température ; cet élément est alimenté par un transformateur de courant (TC) raccordé au câble de traversée du côté basse tension du transformateur. Le courant secondaire du TC est proportionnel au courant de charge du transformateur, et la chaleur dégagée par l'élément chauffant est proportionnelle au carré du courant, ce qui reproduit exactement la loi physique des pertes dans le cuivre des enroulements (I²R). L'élévation de température générée par l'élément chauffant s'ajoute à la température de la surface de l'huile, et la valeur affichée sur le cadran à aiguille correspond à la température estimée du point chaud de l'enroulement.

Le principal avantage de ce système de mesure indirecte réside dans la sécurité : tous les éléments de mesure de la température sont installés à l'extérieur du réservoir d'huile du transformateur, en totale isolation des enroulements haute tension, ce qui évite d'avoir à pénétrer à l'intérieur du transformateur, tant pour l'installation que pour la maintenance. Validée par des décennies d'utilisation, la technologie de simulation thermique offre une bonne précision en condition de charge stable.

2. Points clés et précautions à prendre lors de l'installation

2.1 Installation du CT

Le kit de transformateurs de courant est installé sur les câbles de raccordement des traversées du côté basse tension du transformateur. Le rapport de transformation du TC doit correspondre exactement aux paramètres de l'élément chauffant du thermostat, faute de quoi la proportion de l'élévation de température simulée sera erronée. Lors de l'installation, vérifiez que le sens du TC est correct et que le câblage du circuit secondaire est bien serré : une coupure du circuit secondaire du TC peut générer une tension dangereusement élevée.

2.2 Installation du capteur de température

Les sondes du thermostat de température des enroulements et du thermostat de température du niveau d'huile sont installées respectivement dans deux supports de sonde indépendants situés au sommet du réservoir d'huile du transformateur. Les deux sondes plongent dans la couche supérieure d'huile, mais celle du thermostat de température des enroulements contient un élément chauffant ; il convient donc de veiller à protéger le circuit du capillaire lors de l'installation.

2.3 Protection des capillaires

Le capillaire est la partie mécanique la plus fragile du thermostat. Lors de l'installation, il convient d'éviter les coudes serrés, les chocs et les compressions mécaniques. Si nécessaire, il est recommandé d'utiliser une gaine métallique ou un tuyau flexible en plastique pour assurer une protection mécanique.

3. questions fréquemment posées

3.1 Question : Le thermostat de l'enroulement est-il précis ?

Réponse : La méthode de simulation thermique offre une bonne précision en régime permanent et répond à la grande majorité des besoins techniques. Cependant, lors de processus transitoires caractérisés par de fortes fluctuations de charge, un décalage thermique se produit : l'inertie thermique du capteur de température fait que la valeur indiquée est en retard par rapport à l'évolution réelle de la température des enroulements. Si la charge subit une variation importante en l'espace de quelques dizaines de minutes, le thermostat a besoin d'un certain temps avant que cette variation ne se reflète sur l'aiguille.

3.2 Question : Quelles sont les conséquences d'un mauvais choix du rapport de transformation du transformateur de courant ?

Réponse : Un rapport de transformation du CT trop élevé entraîne un chauffage insuffisant et des indications de température des enroulements trop basses ; le personnel d'exploitation et de maintenance pense alors que la température des enroulements est dans les limites de sécurité, alors qu'en réalité, ceux-ci sont déjà en surchauffe. Un rapport de transformation du CT trop faible entraîne un surchauffage et des indications trop élevées ; le personnel d'exploitation et de maintenance peut alors considérer que la température est normale alors qu'elle est en réalité trop élevée, ce qui entraîne une réduction de charge ou un arrêt inutile. Lors du choix du modèle, il est impératif que le fabricant calcule le CT adapté en fonction des paramètres nominaux du transformateur.

3.3 Question : Les capillaires du thermostat de bobinage et du thermostat de niveau d'huile peuvent-ils être utilisés conjointement ?

Réponse : Non. Les deux thermostats sont équipés chacun d'un bulbe et d'un capillaire indépendants, installés dans des supports de bulbe distincts. Il s'agit de deux systèmes de mesure de température totalement indépendants, qui mesurent et transmettent chacun des données de température différentes.

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