Les méthodes courantes pour les transformateurs de puissance de refroidissement sont principalement déterminées par leur capacité et leurs conditions de fonctionnement . Voici les méthodes de refroidissement les plus utilisées:
1. Refroidissement naturel de l'air (AN)
Principe: S'appuie sur la convection naturelle de l'air pour dissiper la chaleur . Le boîtier extérieur du transformateur a des radiateurs à ailettes ou des tubes d'huile qui augmentent la surface pour l'échange de chaleur avec l'air environnant .
Application: Transformers de petite à moyenne taille (généralement inférieur à 5 MVA) utilisés dans les systèmes de distribution basse tension, tels que les transformateurs montés sur le pôle ou montés sur pad .
Avantages: Structure simple, faible coût et aucun équipement de refroidissement supplémentaire .
Désavantage: Capacité de dissipation de chaleur limitée; inadapté aux transformateurs haute puissance .
2. Refroidissement à l'air forcé (AF)
Principe: Utilise les ventilateurs (axiaux ou radiaux) pour souffler l'air sur les radiateurs ou les tubes d'huile du transformateur, améliorant le transfert de chaleur convectif . Cela améliore considérablement l'efficacité de refroidissement par rapport au refroidissement naturel de l'air .
Application: Transformers moyen à grands (jusqu'à ~ 50 MVA) dans la distribution de puissance ou les paramètres industriels . souvent utilisés comme fonctionnalité de capacité de surcharge (E . G ., les transformateurs peuvent fonctionner à des charges plus élevées temporairement lorsque les ventilateurs sont activés) .
Avantages: Capacité de dissipation thermique plus élevée que le refroidissement naturel de l'air; Coût relativement faible par rapport aux méthodes à base de liquide .
Désavantage: Nécessite des moteurs de ventilateur et des systèmes de contrôle, augmentant les besoins de maintenance et la consommation d'énergie .
3. Immersion à l'huile avec circulation naturelle (onan)
Principe: Le noyau du transformateur et les enroulements sont submergés dans l'huile isolante, qui absorbe la chaleur des composants . L'huile circule naturellement (en raison des différences de densité des gradients de température) aux radiateurs externes, où la chaleur est dissipée à l'air .
Application: Transformers de puissance moyenne à grande (généralement 10 MVA à 100 MVA) dans les sous-stations et les centrales électriques .
Avantages: Dissipation de chaleur efficace; L'huile fournit également une isolation électrique .
Désavantage: Nécessite un boîtier étanche à l'huile robuste et une maintenance régulière de l'huile (e . g ., filtration, contrôle de l'humidité) .
4. Immersion à l'huile avec circulation forcée (ONAF / ODAF)
Onaf (huile naturelle, air forcé):
L'huile circule naturellement dans le transformateur, mais les ventilateurs sont utilisés pour refroidir l'huile dans les radiateurs (air forcé sur les nageoires de radiateur) .
ODAF (huile dirigée forcée, air forcé):
L'écoulement d'huile est dirigé par des chemins spécifiques (e . g ., pompes) pour améliorer le transfert de chaleur, combiné avec un refroidissement par air forcé sur les radiateurs .
Application: Grands transformateurs de puissance (100 MVA et plus) ou ceux dans des environnements à charge de haute qualité .
Avantages: Capacité de dissipation de chaleur significativement plus élevée que la circulation naturelle; Permet des conceptions compactes pour les applications de haute puissance .
Désavantage: Nécessite des pompes, des ventilateurs et des systèmes de contrôle; Coûts de complexité et de maintenance plus élevés .
5. Refroidissement par eau (OFWF / ODWF)
Principe: L'huile circule à travers le transformateur pour absorber la chaleur, puis traverse un échangeur de chaleur (bobine de refroidissement) où il est refroidi par l'eau . L'eau fait généralement partie d'un circuit fermé avec une tour de refroidissement ou un radiateur .
Application: Très gros transformateurs (e . g ., transformateurs connectés au réseau dépassant 500 MVA) ou transformateurs dans des environnements à haute température / humidité élevée où le refroidissement par air est insuffisant .
Avantages: Dissipation de chaleur extrêmement efficace; L'eau a une capacité thermique plus élevée que l'air .
Désavantage: Configuration complexe et coûteuse; nécessite un aliment en eau fiable et des composants résistants à la corrosion .
Note: Les normes communes incluentOFWF (huile forcée, eau forcée)etODWF (huile dirigée forcée, eau forcée), en fonction des mécanismes d'écoulement d'huile .
6. Isolation et refroidissement du gaz (E . g ., SF₆)
Principe: Certains transformateurs spécialisés utilisent du gaz hexafluorure de soufre (SF₆) comme isolant et liquide de refroidissement . SF₆ a de meilleures propriétés de transfert de chaleur que l'air et n'est pas inflammable .
Application: Appareillage de commutation à gaz à haute tension (SIG) ou transformateurs dans des espaces confinés où la sécurité incendie est critique .
Avantages: Conception compacte; Excellentes propriétés d'isolation électrique et d'arc .
Désavantage: SF₆ est un puissant gaz à effet de serre, nécessitant un confinement strict; Coût plus élevé que les systèmes à base d'huile .
Considérations clés pour la sélection des méthodes de refroidissement:
Cote de transformateur: Les évaluations de puissance plus importantes nécessitent un refroidissement plus efficace (e . g ., circulation forcée ou refroidissement par eau) .
Environnement: La température ambiante, l'humidité et la disponibilité du flux d'air influencent le choix (e . g ., refroidissement par eau dans les climats chauds) .
Sécurité et entretien: Les systèmes à base d'huile nécessitent des mesures de prévention des incendies, tandis que les systèmes de gaz ont besoin de détection des fuites .
Coût: Les coûts initiaux d'investissement, de consommation d'énergie et de maintenance varient considérablement entre les méthodes .
Ces méthodes peuvent souvent être combinées ou adaptées (e . g ., les ventilateurs à vitesse variable dans les systèmes d'air forcé) pour optimiser les performances dans des conditions de charge variables .
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