Transformateur de puissance triphasé à trois enroulements immergé dans l'huile

Une unité à trois enroulements rassemble des systèmes haute, moyenne et basse tension dans un seul réservoir rempli d'huile. Au lieu d’installer deux transformateurs séparés à deux enroulements, une sous-station peut utiliser une seule conception à trois enroulements. Ce transformateur de puissance triphasé à trois enroulements immergé dans l'huile réduit le nombre de terminaisons haute tension, économise la surface au sol et simplifie la disposition globale de la station. Yulan Transformer fournit ces unités jusqu'à la classe 110 kV, avec une capacité individuelle atteignant 120 000 kVA.

Fonction et disposition de tension

Le transformateur de puissance triphasé à trois enroulements immergé dans l'huile est doté d'un enroulement primaire et de deux enroulements secondaires, chacun étant conçu pour une tension de système différente. Une configuration typique est de 110 kV du côté haute tension, de 38,5 kV ou 35 kV du côté moyenne tension et de 10,5 kV ou 6,6 kV du côté basse tension. La combinaison exacte de tensions est déterminée lors de la revue de conception.

La charge peut être prélevée simultanément sur les trois enroulements. La répartition de la puissance entre les bornes moyenne tension et basse tension dépend des capacités nominales des enroulements convenues avec le client. Dans certains projets, l'enroulement moyenne tension est conçu pour une capacité nominale maximale tandis que l'enroulement basse tension ne supporte qu'une charge auxiliaire plus petite.

Circuit magnétique et assemblage de noyau

De l'acier au silicium à grains orientés est utilisé pour les tôles centrales. Les joints sont coupés à 45 degrés et assemblés selon un motif à recouvrement. Cette disposition aligne le chemin du flux avec la direction de laminage de l'acier à travers chaque joint, réduisant ainsi la saturation localisée et le courant magnétisant.

Les pieds et les jougs du noyau sont fixés avec des cadres en acier pour empêcher tout mouvement pendant le transport et les événements de court-circuit. La mise à la terre du noyau est reliée à une seule traversée sur le couvercle du réservoir afin que la résistance d'isolation puisse être surveillée pendant la mise en service sur site.

Conception du bobinage et performances en court-circuit

Chaque enroulement est calculé avec un logiciel de conception de transformateur avant production. Les distributions ampères-tours radiales et axiales sont équilibrées pour limiter le flux parasite et minimiser les pertes de Foucault dans les pièces structurelles.

Les conducteurs d'enroulement sont en cuivre, isolés avec du papier ou de l'émail en fonction de la classe de tension et du courant nominal. L'enroulement haute tension est normalement placé à l'extérieur des enroulements moyenne tension et basse tension. Cet agencement donne un meilleur accès aux fils de dérivation et améliore le contrôle de l'impédance.

Les forces de court-circuit entre les enroulements sont calculées pour toutes les conditions de défaut spécifiées. Les supports d'enroulement, les entretoises et les structures de serrage sont dimensionnés en conséquence. Si un client exige un certificat de test de court-circuit, l'unité peut être soumise à un test de court-circuit dynamique dans un laboratoire reconnu.

Changement de prise et régulation de tension

Le réglage de la tension est assuré sur l'enroulement haute tension. Deux options sont disponibles.

Changeur de prises hors circuit

Le transformateur doit être mis hors tension avant de modifier la position de la prise. La plage de taraudage est normalement de ±2×2,5 % ou ±5 %, mais d'autres plages peuvent être fournies. Cette option convient aux installations dans lesquelles la tension du réseau est stable et où des ajustements fréquents ne sont pas nécessaires.

Changeur de prises en charge

La position de la prise peut être modifiée pendant que le transformateur transporte une charge. Des plages de prises telles que ±8 × 1,25 % sont courantes pour les transformateurs 110 kV. Le changeur de prises peut être spécifié auprès d'un fabricant préféré. Des interfaces d'entraînement moteur, d'indication à distance et de contrôle automatique de la tension peuvent être incluses.

Réservoir, refroidissement et conservation

Le réservoir est conçu pour résister au vide complet lors du remplissage d’huile en usine. Des anneaux de levage, des patins de levage et des anneaux de remorquage sont fournis pour le transport et l'installation. Le couvercle est boulonné et scellé avec des joints résistants à l'huile. Les bagues sont disposées selon la disposition préférée du client.

Le refroidissement est normalement à l'huile naturelle et à l'air naturel pour les puissances inférieures. Pour les unités plus grandes, des radiateurs amovibles avec ventilateurs de refroidissement sont utilisés. Le panneau de commande des ventilateurs démarre et arrête les ventilateurs en fonction de la température du bobinage ou de la température de l'huile. Si le site a une température ambiante élevée, la classe de refroidissement est sélectionnée avec une marge appropriée.

Un conservateur avec un reniflard en gel de silice est utilisé sur cette classe de transformateur de puissance. Le relais Buchholz est monté dans le tuyau entre le réservoir et le conservateur. Une jauge de niveau d'huile magnétique, un indicateur de température d'enroulement, un indicateur de température d'huile et un dispositif de décompression sont inclus en standard.

Normes et vérification

La conception, la fabrication et les tests sont conformes à la norme CEI 60076. Les normes nationales chinoises telles que GB 1094 et GB/T 6451 sont appliquées le cas échéant. Lorsqu’un client a des exigences spécifiques issues d’une autre norme, la proposition technique est ajustée en conséquence.

Avant expédition, chaque transformateur passe des tests de routine. Ceux-ci couvrent la résistance des enroulements, le rapport et le groupe vectoriel, la résistance d'isolement, la perte diélectrique, la tenue à source séparée, la surtension induite, la perte et le courant à vide, la perte de charge et l'impédance de court-circuit. Des essais de type et des essais spéciaux, notamment au choc de foudre, à l'échauffement, au niveau sonore et à la tenue aux courts-circuits, peuvent être organisés sur demande.

Tableau des paramètres de référence

Les valeurs ci-dessous sont typiques pour un transformateur à trois enroulements de 110 kV/38,5 kV/10,5 kV avec changeur de prises en charge. Les paramètres finaux sont confirmés dans l'accord technique. Les pertes à vide et en charge sont soumises à l'édition standard applicable et à l'évaluation des pertes garanties par le client.

Remarques :

● Les valeurs de perte correspondent à la capacité nominale à la tension nominale.

● Les valeurs d'impédance sont données à la capacité nominale et peuvent être ajustées dans les tolérances standard.

● Les dimensions et les poids sont à titre de référence. Les valeurs finales dépendent du type de changeur de prises, de la taille du radiateur et des accessoires du site.

Questions spécifiques au projet

Que se passe-t-il si la station nécessite une moyenne tension différente, telle que 22 kV ou 33 kV ?

L'enroulement moyenne tension peut être conçu pour n'importe quel niveau standard dans la classe d'isolation du transformateur. L'étape de spécification doit inclure la tension exacte du système et la capacité requise répartie entre les enroulements secondaires.

Est-il possible de faire fonctionner les enroulements moyenne et basse tension avec différents facteurs de puissance ?

Oui. Le transformateur ne nécessite pas que les deux enroulements secondaires alimentent le même type de charge. Chaque enroulement est évalué indépendamment et la conception prend en compte l'effet thermique des pertes combinées.

Un transformateur à trois enroulements nécessite-t-il un système de protection spécial ?

Le système de protection comprend généralement une protection différentielle couvrant les trois enroulements, ainsi qu'une protection contre les surintensités et les défauts à la terre de chaque côté. Le transformateur lui-même ne nécessite pas de dispositifs de protection supplémentaires au-delà des équipements standard tels que le relais Buchholz et le dispositif de décompression.

Quel est le délai de livraison typique pour une unité à trois enroulements de 110 kV ?

Pour les évaluations standards, la production et les tests prennent normalement quatre à six mois après la signature de l'accord technique. Des combinaisons de tension personnalisées ou des accessoires spéciaux peuvent prolonger le calendrier. La planification des transports doit être confirmée à temps car les unités plus grandes nécessitent des permis spéciaux dans certaines régions.

Yulan Transformer peut-il assurer la supervision pendant l'installation et la mise en service ?

Oui. Une supervision du site, des conseils en matière de traitement du pétrole et une assistance à la mise en service sont disponibles. L'étendue du service peut être définie dans le cadre du contrat de fourniture ou comme élément distinct.

Enregistrements de qualité et traçabilité

Chaque transformateur dispose d'un dossier de fabrication dédié. Le dossier comprend des certificats de matériaux, des dossiers d'inspection des enroulements, des données de tests de perte de noyau, des rapports d'inspection de soudures de réservoir et les résultats finaux des tests de routine. Cette documentation est conservée après la livraison et peut être fournie au propriétaire ou à l'ingénieur-conseil pour examen.

Yulan Transformer maintient la certification de gestion de la qualité ISO 9001:2015. La gestion de l'environnement et de la santé au travail suit les normes ISO 14001 et ISO 45001:2018. Les tests en usine sont effectués dans le cadre des normes CEI 60076 et GB 1094, et l'équipement de test est régulièrement calibré.