Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2026-02-08 Origine : Site
La fiabilité d’un réseau électrique est intrinsèquement liée à la gestion thermique de ses actifs les plus coûteux. Un transformateur triphasé immergé dans l’huile est soumis à des contraintes thermiques massives pendant son fonctionnement, car le processus de transformation de tension entraîne inévitablement des pertes d’énergie. Ces pertes se manifestent sous forme de chaleur dans le noyau et les enroulements. Sans stratégies de refroidissement sophistiquées, la rigidité diélectrique de l'huile isolante diminuerait et l'isolation cellulosique deviendrait cassante, entraînant un vieillissement prématuré ou une défaillance catastrophique du Transformateur de distribution immergé dans l'huile.
Les méthodes de refroidissement des transformateurs de puissance sont des systèmes standardisés conçus pour dissiper la chaleur interne en utilisant diverses combinaisons de circulation naturelle ou forcée d'huile et d'air ; les méthodes les plus courantes incluent ONAN (Oil Natural Air Natural) pour la distribution standard, ONAF (Oil Natural Air Forced) pour une capacité accrue et OFAF (Oil Forced Air Forced) pour la transmission de puissance de grande capacité dans un transformateur triphasé immergé dans l'huile.
La sélection de la méthode de refroidissement appropriée n'est pas simplement un choix technique mais aussi économique qui a un impact sur le coût total de possession et l'empreinte opérationnelle de l'unité. Dans les sections suivantes, nous décomposerons la nomenclature de ces systèmes, explorerons la physique derrière le transfert de chaleur dans un transformateur triphasé immergé dans l'huile et comparerons l'efficacité de différentes configurations. Qu'il s'agisse d'un transformateur de distribution immergé dans l'huile standard ou d'un haute tension transformateur à air forcé à l'huile , la compréhension de ces classes de refroidissement est essentielle pour l'ingénierie électrique moderne.
Pourquoi le refroidissement est-il important dans les transformateurs de puissance ?
Que signifie la méthode de refroidissement ONAN dans les transformateurs de puissance ?
Qu'est-ce que le système de refroidissement ONAF et quand est-il utilisé ?
Comment fonctionne la méthode de refroidissement OFAF dans les transformateurs de puissance ?
Qu'est-ce que le refroidissement OFWF et où est-il appliqué ?
Comment sélectionner la bonne méthode de refroidissement pour un transformateur ?
Points de vue de spécialistes de l’industrie sur la technologie du refroidissement
Conclusion
FAQ
Le refroidissement est vital dans un transformateur triphasé immergé dans l'huile pour éviter la dégradation de l'isolation interne et pour garantir que l'unité peut gérer sa charge nominale sans dépasser les limites thermiques de sécurité.
La principale raison du refroidissement de tout transformateur triphasé immergé dans l’huile est de protéger l’isolation solide. Dans un transformateur de distribution immergé dans l'huile , les enroulements en cuivre sont enveloppés dans du papier et immergés dans de l'huile minérale. À mesure que la chaleur est générée par les pertes $I^2R$ et l'hystérésis, la température augmente. Pour chaque augmentation de 8°C à 10°C au-dessus de la température nominale, la durée de vie de l'isolation d'un transformateur triphasé immergé dans l'huile est effectivement réduite de moitié. Un refroidissement efficace garantit que la température du « point chaud » reste à des niveaux gérables.
De plus, le refroidissement affecte la densité physique et la stabilité chimique de l’huile isolante. Dans un transformateur triphasé immergé dans l’huile , l’huile agit à la fois comme liquide de refroidissement et comme barrière diélectrique. Si l'huile surchauffe, elle peut subir une oxydation, produisant des boues et des acides qui attaquent davantage les enroulements du moteur. Transformateur de distribution immergé dans l'huile . En maintenant une température constante, le système de refroidissement préserve la capacité de l'huile à prévenir les arcs électriques et les courts-circuits internes.
Du point de vue de la capacité, la méthode de refroidissement détermine la puissance maximale qu'un transformateur triphasé immergé dans l'huile peut fournir en toute sécurité. Par exemple, la mise à niveau d'un transformateur de distribution immergé dans l'huile avec des ventilateurs externes pour créer un transformateur à air forcé à l'huile lui permet de supporter une charge plus élevée que sa capacité de base. Cette flexibilité est cruciale pour les entreprises de services publics qui gèrent la demande fluctuante sur l’ensemble du réseau, leur permettant de tirer davantage de valeur d’une seule installation de transformateur triphasé immergé dans l’huile .
ONAN signifie Oil Natural Air Natural, une méthode de refroidissement dans laquelle l'huile interne et l'air externe circulent par convection naturelle pour dissiper la chaleur du transformateur triphasé immergé dans l'huile.
Dans un classé ONAN transformateur triphasé immergé dans l’huile , le processus est entièrement passif. À mesure que les enroulements chauffent, l’huile environnante devient moins dense et monte jusqu’au sommet du réservoir. Il pénètre ensuite dans les radiateurs, où il perd de la chaleur dans l'air ambiant. À mesure que l'huile refroidit, elle devient plus dense et retombe au fond du réservoir du transformateur de distribution immergé dans l'huile . Ce cycle, connu sous le nom d'effet thermosiphon, ne nécessite aucune pompe ni alimentation externe, ce qui en fait la méthode la plus fiable pour un transformateur triphasé immergé dans l'huile..
La partie « Air Natural » de l'acronyme fait référence à la manière dont la chaleur est évacuée des radiateurs. L’air ambiant se déplace naturellement à travers les ailettes du radiateur lorsqu’il est chauffé par la surface métallique. Cela rend le transformateur de distribution immergé dans l'huile ONAN très silencieux et pratiquement sans entretien, car il n'y a pas de pièces mobiles comme des ventilateurs ou des pompes susceptibles de tomber en panne. Il s'agit de la configuration de refroidissement standard pour la majorité des transformateurs triphasés immergés dans l'huile utilisés dans les zones résidentielles et industrielles légères.
Cependant, comme le refroidissement repose sur un mouvement naturel, les radiateurs d'un transformateur triphasé immergé dans l'huile ONAN doivent être relativement grands pour offrir une surface suffisante. Cela augmente les dimensions globales du transformateur de distribution immergé dans l'huile . Malgré son encombrement plus important, la simplicité d'ONAN en fait le choix privilégié pour un transformateur de distribution immergé dans l'huile d'une puissance inférieure à 30 MVA, où la fiabilité et le faible bruit sont prioritaires sur la densité de puissance.
Le système ONAF ou Oil Natural Air Forced Transformer utilise des ventilateurs électriques externes pour souffler de l'air à travers les radiateurs, augmentant ainsi considérablement le taux de dissipation thermique d'un transformateur triphasé immergé dans l'huile par rapport à la convection naturelle.
Un transformateur à air forcé à l'huile naturelle fonctionne sur le même principe interne qu'une unité ONAN : l'huile circule toujours naturellement via l'effet thermosiphon. Cependant, l’ajout de ventilateurs sur les radiateurs modifie la dynamique du refroidissement externe. En forçant l'air sur les ailettes, le transformateur à air forcé Oil Natural peut éliminer la chaleur beaucoup plus rapidement, permettant au transformateur triphasé immergé dans l'huile de gérer une charge accrue, souvent jusqu'à 133 % de sa valeur nominale ONAN de base.
Cette méthode est généralement utilisée lorsqu'un transformateur triphasé immergé dans l'huile doit gérer des charges de pointe qui dépassent sa capacité normale. Les ventilateurs sont généralement contrôlés par des capteurs de température ; ils n'interviennent que lorsque la température de l'huile dans le transformateur de distribution immergé dans l'huile atteint un certain point de consigne. Cela garantit que le transformateur à air forcé Oil Natural reste économe en énergie, en utilisant l'alimentation auxiliaire uniquement lorsque cela est absolument nécessaire pour protéger les composants internes du transformateur triphasé immergé dans l'huile..
Dans les sous-stations modernes, le transformateur à air forcé Oil Natural est un choix populaire car il offre une « double puissance » (par exemple, 20/26 MVA). Cela signifie que le transformateur triphasé immergé dans l'huile peut fonctionner à 20 MVA dans des conditions ONAN et à 26 MVA dans des conditions ONAF. Cette polyvalence rend le transformateur à air forcé Oil Natural idéal pour les zones urbaines en pleine croissance où la demande d'énergie peut augmenter pendant les mois d'été, obligeant le transformateur de distribution immergé dans l'huile à travailler plus fort sans surchauffer.
OFAF signifie Oil Forced Air Forced, un système dans lequel l'huile et l'air sont déplacés mécaniquement à l'aide de pompes et de ventilateurs pour obtenir une efficacité de refroidissement maximale dans un transformateur triphasé immergé dans l'huile de grande capacité.
La méthode OFAF est réservée aux très grandes unités de transformateurs triphasés immergés dans l'huile où la convection naturelle est insuffisante pour éliminer les quantités massives de chaleur générées. Dans cette configuration, une pompe à huile est intégrée dans le circuit de refroidissement du transformateur de distribution immergé dans l'huile . La pompe force l'huile chaude à travers les radiateurs à grande vitesse, tandis que les ventilateurs forcent simultanément l'air sur les surfaces des radiateurs. Cette approche à double force permet d'obtenir une conception de transformateur triphasé immergé dans l'huile très compacte par rapport à sa puissance de sortie.
En forçant l'huile à se déplacer, le système OFAF élimine la lente période de « préchauffage » requise pour le démarrage d'un thermosiphon dans un transformateur de distribution immergé dans l'huile standard . Le transfert de chaleur des enroulements vers l'huile est beaucoup plus uniforme, réduisant ainsi le risque de points chauds internes au sein du transformateur triphasé immergé dans l'huile . Cependant, comme elle repose sur des pompes, cette méthode de refroidissement nécessite un entretien plus fréquent et une source d'alimentation auxiliaire fiable pour maintenir le transformateur de distribution immergé dans l'huile opérationnel.
Bien que très efficace, la méthode OFAF est rarement utilisée pour un transformateur de distribution immergé dans l'huile standard . On l'observe généralement dans les transformateurs élévateurs de générateurs ou dans les principales sous-stations de transport. Pour la plupart des besoins de distribution, un transformateur à air forcé Oil Natural offre un meilleur équilibre entre complexité et performances. Le OFAF transformateur triphasé immergé dans l'huile est l'athlète « robuste » du monde des transformateurs, conçu pour un rejet constant de chaleur de haute intensité.
OFWF ou Oil Forced Water Forced Cooling utilise un échangeur de chaleur dans lequel l'huile est pompée à travers une chambre refroidie par circulation d'eau, offrant le transfert de chaleur le plus efficace pour un transformateur triphasé immergé dans l'huile dans des environnements restreints ou à haute température.
L’eau est un fluide caloporteur bien plus efficace que l’air. Dans un transformateur immergé dans l'huile triphasé OFWF , l'huile est pompée à travers un échangeur de chaleur où elle entre en contact étroit avec des tuyaux transportant de l'eau froide. Cela permet d'évacuer une quantité massive de chaleur du transformateur de distribution immergé dans l'huile dans un espace physique très réduit. Il est nettement plus compact qu'un transformateur à air forcé à l'huile naturelle , ce qui le rend idéal pour les sous-stations souterraines ou les centrales hydroélectriques.
L'application de l'OFWF dans un transformateur triphasé immergé dans l'huile est spécialisée. L’eau et l’électricité étant une combinaison dangereuse, l’échangeur de chaleur doit être conçu avec des tubes à double paroi pour empêcher toute fuite d’eau dans le réservoir du transformateur de distribution immergé dans l’huile . Malgré ces complexités, le système OFWF permet à un transformateur triphasé immergé dans l'huile de fonctionner dans des endroits où les températures de l'air ambiant sont trop élevées pour un refroidissement efficace de l'air, ou là où il n'y a pas de place pour de grands groupes de radiateurs.
Un inconvénient de cette méthode pour un transformateur triphasé immergé dans l’huile est la nécessité d’une alimentation continue en eau et d’un système de traitement de l’eau pour éviter l’entartrage dans les tuyaux. Contrairement à un transformateur à air forcé à l'huile naturelle , qui utilise l'air « libre » qui l'entoure, le transformateur de distribution immergé dans l'huile OFWF a des coûts d'exploitation plus élevés. Cependant, pour des sites industriels et de production d'électricité spécifiques, c'est le seul moyen viable de maintenir un transformateur immergé dans l'huile triphasé de haute puissance dans des limites de température sûres.
La sélection de la bonne méthode de refroidissement implique d'équilibrer la valeur nominale MVA, le profil de charge attendu, les conditions environnementales ambiantes et le budget de maintenance disponible pour le transformateur triphasé immergé dans l'huile.
Lorsqu'ils choisissent entre ONAN et un transformateur à air forcé à l'huile naturelle , les ingénieurs examinent d'abord la capacité. Pour un petit transformateur de distribution immergé dans l'huile (par exemple, de 500 kVA à 2 500 kVA), ONAN est presque toujours le meilleur choix en raison de sa simplicité. À mesure que la puissance nominale du transformateur triphasé immergé dans l'huile augmente vers 10 MVA ou 20 MVA, la taille des radiateurs requis pour ONAN devient prohibitive, rendant la configuration du transformateur à air forcé à l'huile naturelle beaucoup plus attrayante.
| Méthode de refroidissement | Adéquation de la puissance nominale | Niveau d'entretien | Niveau de bruit | Environnement idéal |
| ONAN | Petit à moyen | Très faible | Silencieux | Résidentiel/Standard |
| ONAF | Moyen à grand | Faible/Moyen | Modéré | Charge urbaine/fluctueuse |
| OFAF | Très grand | Haut | Haut | Sous-stations de transport |
| OFWF | Extrêmement grand | Très élevé | Faible | Hydro/Souterrain |
Les facteurs environnementaux jouent également un rôle majeur. Dans un environnement côtier poussiéreux ou salé, les ventilateurs d'un transformateur à air forcé Oil Natural peuvent nécessiter un nettoyage fréquent pour éviter le colmatage des radiateurs. Dans de tels cas, un transformateur immergé dans l’huile triphasé ONAN légèrement surdimensionné pourrait être plus rentable sur sa durée de vie de 30 ans. À l’inverse, dans un espace intérieur confiné, le haut rendement d’un transformateur de distribution immergé dans l’huile avec refroidissement forcé est nécessaire pour éviter l’accumulation de chaleur dans la pièce.
Enfin, le profil de charge détermine si vous avez besoin d'un transformateur à air forcé à l'huile naturelle . Si le transformateur triphasé immergé dans l'huile fonctionne à une charge constante de 70 % toute l'année, ONAN est suffisant. Mais si l'unité doit supporter 120 % de charge lors de canicules ou d'interventions industrielles, les ventilateurs ONAF offrent la marge de sécurité nécessaire. La sélection du bon refroidissement pour un transformateur de distribution immergé dans l'huile est essentiellement un exercice d'optimisation de la « marge thermique » du transformateur immergé dans l'huile triphasé..
Comprendre comment les différents leaders du marché perçoivent le refroidissement des transformateurs triphasés immergés dans l’huile fournit une image plus claire des tendances mondiales et des meilleures pratiques.
Plate-forme de transformation de Taishan : Ils soulignent que la transition de l'ONAN à l'ONAF est l'un des moyens les plus rentables d'augmenter la capacité des sous-stations. Leur point de vue est que pour un transformateur triphasé immergé dans l’huile , le côté « A » (Air) de l’équation est souvent le goulot d’étranglement. En se concentrant sur les conceptions de ventilateurs à haut rendement, ils soutiennent qu'un transformateur à air forcé à l'huile naturelle peut être rendu beaucoup plus compact que les conceptions traditionnelles. Ils soulignent également que pour un transformateur de distribution immergé dans l'huile , le choix de l'huile minérale de refroidissement est tout aussi important que les ventilateurs mécaniques.
Giga Energy Platform : Cette source se concentre fortement sur l'aspect maintenance et fiabilité du transformateur triphasé immergé dans l'huile . Ils soulignent que même si les systèmes OFAF et OFWF sont techniquement supérieurs en termes de rejet de chaleur, le système ONAN reste la « référence » pour les sites ruraux et éloignés de transformateurs de distribution immergés dans le pétrole . Leur point de vue est que le transformateur à air forcé Oil Natural représente le juste milieu idéal pour la majorité des applications de services publics, à condition que les systèmes de contrôle des ventilateurs soient robustes et protégés contre les intempéries.
La gestion thermique est la gardienne silencieuse du réseau électrique. Chaque transformateur triphasé immergé dans l'huile dépend de son système de refroidissement pour survivre aux dures réalités de la résistance électrique et du frottement magnétique. De la fiabilité silencieuse du transformateur de distribution immergé dans l'huile ONAN aux capacités hautes performances du transformateur à air forcé à l'huile naturelle , ces méthodes de refroidissement permettent à notre infrastructure électrique d'évoluer et de s'adapter aux demandes modernes.
À mesure que nous nous dirigeons vers un avenir plus numérique et plus gourmand en énergie, l’efficacité du transformateur triphasé immergé dans l’huile deviendra encore plus critique. Les innovations en matière d'huiles biodégradables et de commandes intelligentes de ventilateur rendent le transformateur à air forcé Oil Natural plus durable et intelligent. En adaptant soigneusement la méthode de refroidissement aux besoins spécifiques de l'installation, les ingénieurs peuvent garantir que chaque transformateur de distribution immergé dans l'huile fournit une énergie sûre et fiable pour les décennies à venir.
En résumé, le choix entre ONAN, ONAF et OFAF est une décision qui équilibre l'espace physique, le coût initial et la fiabilité à long terme. Pour la plupart des besoins de distribution, le transformateur triphasé immergé dans l'huile avec refroidissement ONAN ou ONAF reste la solution la plus efficace, offrant la durabilité nécessaire pour garder les lumières allumées dans nos communautés.
Dans un transformateur triphasé immergé dans l'huile, ONAN s'appuie sur le mouvement naturel de l'air, tandis que ONAF utilise des ventilateurs pour forcer l'air à travers les radiateurs. Cela permet à un transformateur à air forcé Oil Natural de supporter une charge plus élevée qu'une unité ONAN de même taille.
Souvent, oui. De nombreux transformateurs de distribution immergés dans l’huile sont construits avec des supports de radiateur pouvant accueillir des ventilateurs. L'ajout de ventilateurs le convertit en un transformateur à air forcé à l'huile naturelle, augmentant ainsi sa puissance nominale.
Pour les applications haute tension et extérieures, le transformateur triphasé immergé dans l’huile est généralement supérieur car l’huile est un bien meilleur liquide de refroidissement et isolant que l’air. Cependant, les transformateurs de type sec sont préférés pour les emplacements intérieurs où la sécurité incendie est une préoccupation majeure.
Sur un transformateur à air forcé Oil Natural, les ventilateurs doivent être inspectés au moins une fois par an pour détecter l'usure des roulements et l'accumulation de poussière. Cela garantit que le transformateur triphasé immergé dans l’huile reste protégé pendant les périodes de charge de pointe.
