Spécifications du transformateur de puissance immergé dans l'huile de 230 kV : exigences en matière de noyau, d'enroulement et d'isolation

Avec l'expansion continue des réseaux de transport d'électricité pour soutenir l'intégration du réseau d'énergie renouvelable, le développement industriel et la distribution d'énergie interrégionale, les transformateurs de puissance immergés dans l'huile de 230 kV , en tant que plaque tournante du système de transport et de distribution d'énergie, affectent directement la sécurité de l'ensemble du réseau électrique grâce à leur stabilité opérationnelle et leur efficacité. Pour répondre à des exigences strictes en matière de transmission de puissance, les transformateurs doivent posséder une résistance électrique, une résistance mécanique et une stabilité thermique extrêmement élevées. Cet article se concentrera sur les processus de fabrication avancés des transformateurs de puissance haute tension et analysera en profondeur les principales spécifications techniques et exigences de fabrication des transformateurs de puissance immergés dans l'huile de 230 kV sous les aspects du noyau, de l'enroulement et de la structure d'isolation.

Construction du noyau : maximiser l"efficacité grâce à une conception magnétique à faibles pertes

Le noyau du transformateur est responsable de la transmission du flux magnétique. Sa conception et ses matériaux déterminent directement la perte à vide et le niveau de bruit du transformateur, tout en minimisant les pertes d"énergie. Étant donné que les pertes du cœur sont continues pendant le fonctionnement, l’optimisation des performances du cœur améliore directement l’efficacité du transformateur et réduit les coûts d’exploitation.

Pour les transformateurs haute tension 230 kV , la conception du noyau doit répondre à des normes de processus extrêmement élevées :

Sélection de matériaux de haute qualité :

Le noyau doit utiliser des tôles d"acier au silicium à grains orientés (CRGO) laminées à froid de haute perméabilité, à faibles pertes et de haute qualité, et subir des processus de cisaillement longitudinaux et transversaux précis pour garantir des bords sans bavures, réduisant ainsi les pertes locales par courants de Foucault.

Structure commune à recouvrement :

Pour minimiser la résistance magnétique au niveau du joint, les noyaux de transformateur de 230 kV utilisent généralement un processus de laminage par étapes. Cette structure optimise considérablement la distribution du flux magnétique, réduisant le courant à vide et la perte à vide du transformateur de 10 à 15 %, tout en supprimant efficacement le bruit électromagnétique.

Serrage mécanique et isolation des vibrations :

Les colonnes centrales et le joug sont fixés à l"aide de sangles à haute résistance, de pinces et de bandes d"acier non magnétiques. La surface du noyau est recouverte d"un vernis isolant résistant à l"huile et à la chaleur, qui empêche non seulement les courts-circuits entre les stratifications, mais sécurise également efficacement la structure, empêchant le desserrage ou les vibrations provoqués par les forces électromagnétiques pendant le transport et le fonctionnement à long terme.

Construction du bobinage : résistance mécanique élevée pour une fiabilité en cas de court-circuit

Le système de bobinage est au cœur de tout transformateur de puissance. Sa capacité à résister aux impacts du courant nominal et des courants de court-circuit potentiels sur de longues périodes détermine ses performances électriques et sa capacité à résister aux contraintes mécaniques provoquées par les courants de défaut.

La conception des enroulements d"un transformateur de 230 kV nécessite un équilibre parfait entre conductivité, efficacité de dissipation thermique et résistance mécanique aux contraintes alternées.

Type de structure d'enroulement : en fonction du niveau de tension et de la capacité, les enroulements haute tension de 230 kV utilisent généralement une structure continue ou entrelacée. Les enroulements entrelacés, en modifiant la séquence de connexion électrique des conducteurs, augmentent considérablement la capacité longitudinale de l'enroulement, ce qui entraîne une répartition plus uniforme de la tension de choc de foudre dans l'enroulement et améliore considérablement la résistance aux surtensions du transformateur.

Matériau conducteur et technologie de transposition : des conducteurs en cuivre sans oxygène de haute pureté sont sélectionnés. Pour réduire les effets des courants de surface et les pertes par courants de Foucault provoquées par des courants élevés, des conducteurs combinés ou des conducteurs transposés en continu (CTC) sont généralement utilisés. La technologie CTC réduit non seulement les pertes de courant de circulation, mais améliore également l'utilisation de l'espace de bobinage et optimise la dissipation thermique.

Résistance améliorée aux courts-circuits : lors d'un court-circuit soudain, les enroulements sont soumis à d'énormes forces électromagnétiques axiales et radiales.

Pearl Electric utilise des processus rigoureux de pré-compression et de séchage à pression constante pendant la fabrication, combinés à des tampons de compression haute densité et à une isolation d'extrémité intégrée, pour garantir un « déplacement nul » des enroulements lorsqu'ils sont soumis à des impacts de court-circuit externes.

Construction d"isolation : garantir la fiabilité diélectrique à long terme

Pour les transformateurs 230 kV, les performances d’isolation sont primordiales. Il doit résister à des tensions de fonctionnement élevées, aux surtensions transitoires et à la foudre. Dans des conditions d"ultra-haute tension, l"intensité du champ électrique est extrêmement élevée et tout défaut mineur d"isolation peut déclencher une décharge partielle, voire une rupture d"isolation.

Par conséquent, la conception structurelle de l’isolation principale et de l’isolation longitudinale est cruciale :

Système d'isolation en papier huilé : Le transformateur 230 kV utilise une combinaison d'isolation en papier huilé de norme internationale. L'huile de transformateur de haute qualité fournit non seulement une isolation, mais sert également de fluide caloporteur ; tandis que le papier isolant, le carton et les tubes isolants constituent une barrière isolante solide et robuste.

Optimisation du champ électrostatique et conception du blindage : dans les zones présentant des champs électriques concentrés, telles que les extrémités des enroulements et les connexions de câbles, des anneaux de blindage électrostatiques précis doivent être conçus. En optimisant le rayon de courbure de la surface métallique, la distribution du champ électrique est rendue plus progressive, contrôlant ainsi strictement la décharge partielle selon les normes de pointe de l'industrie (par exemple, ≤ 10 ext{ pC).

Isolation principale et construction d"isolation longitudinale :

• Isolation principale : utilise une barrière d"interphase multicouche et une structure en maille d"espacement d"huile, calculant méticuleusement les distances de sécurité entre les enroulements et entre les enroulements et les parois du noyau et du réservoir.

• Isolation longitudinale : pour remédier aux différences de tension entre les spires et les couches du même enroulement, du papier isolant renforcé est utilisé pour l"emballage. Après le formage, un séchage sous vide poussé et une imprégnation d"huile sous vide sont effectués pour éliminer complètement l"air et les traces d"humidité, garantissant ainsi la pureté du milieu isolant.

Conclusion

En tant que plaque tournante du système de transport et de distribution du réseau électrique, la fiabilité des transformateurs de puissance immergés dans l"huile de 230 kV détermine directement la sécurité opérationnelle et la qualité de l"énergie de l"ensemble du réseau électrique.

Basant ses solutions sur une architecture technique à trois volets : « noyau à faibles pertes – enroulement à haute stabilité – isolation longue durée ». Cette architecture intègre des technologies de pointe telles que des matériaux en acier au silicium à haute perméabilité, des conducteurs transposés entièrement en cuivre, une isolation composite huilée-papier et une surveillance intelligente de l'huile. Couplée à une vérification rigoureuse via la gamme complète de tests de type CEI 60076 et de tests en usine, Pearl Electric a créé une solution de classe 230 kV qui combine une efficacité énergétique élevée, une capacité de tenue aux courts-circuits élevée et une marge d'isolation élevée..

Dans le contexte actuel de construction accélérée de nouveaux systèmes électriques, Pearl Electric s"engage à fournir des produits de transformateurs éprouvés pour les mises à niveau de transmission, l"intégration à grande échelle de nouvelles sources d"énergie et les charges industrielles critiques, contribuant ainsi à la transition énergétique mondiale et au développement d"un réseau électrique de haute qualité.