Comment la température ambiante affecte-t-elle l’augmentation de la température ?
—Facteurs de correction de l'augmentation de la température pour les régions de haute altitude et humides

Les transformateurs et les réacteurs, équipements essentiels des systèmes électriques, ont un impact direct sur la stabilité de l'ensemble du réseau. Avec le déploiement mondial des équipements électriques, les facteurs environnementaux influençant l'élévation de température sont devenus un élément clé des normes de la Commission électrotechnique internationale (CEI) et de l'IEEE. Cet article explore les mécanismes de la température ambiante, de l'altitude et de l'humidité sur l'élévation de température des transformateurs et détaille les calculs de facteurs de correction reconnus internationalement. Cela aide les ingénieurs électriciens et les décideurs en matière d'approvisionnement à évaluer avec précision les performances des équipements dans des conditions environnementales variables.

1. Relation fondamentale entre la température ambiante et l'augmentation de la température du transformateur

L'élévation de température du transformateur (ΔT) fait référence à la Différence entre la température de fonctionnement et la température ambiante, reflétant la capacité de refroidissement et les performances de charge de l'appareil. Selon les normes CEI 60076-2 et IEEE C57.91, l'échauffement nominal est basé sur l'équation d'équilibre thermique :

ΔT = P/(k×A) + ΔTinitial

     Où? :

-P:Pertes totales du transformateur (y compris les pertes de fer et de cuivre), en watts (W).

-k:Coefficient de dissipation thermique global, W/(m²·°C).

-A: Surface de refroidissement effective, m².

-ΔTinitiale : Différence de température initiale, °C.

La température ambiante affecte l’augmentation de la température par le biais de trois mécanismes :

(1)Changement d'efficacité de refroidissement:Température ambiante plus élevée Les températures réduisent le ΔT entre l'appareil et son environnement. Selon la loi de Newton sur le refroidissement (Q = k×A×ΔT), cela diminue l'efficacité de la dissipation thermique, provoquant une accumulation de chaleur.

(2)Dégradation des matériaux isolants: Selon la loi d'Arrhenius, le vieillissement du papier isolant double à chaque augmentation de 10 °C, ce qui oblige à réduire la charge pour maintenir la durée de vie.

(3)Changement de viscosité de l'huile: La viscosité de l'huile de transformateur diminue avec la température. En dessous de 45 °C, une réduction de 10 cSt augmente le débit d'huile de 15 à 20 %, mais au-delà de 60 °C, les gains de refroidissement diminuent.

Tableau 1: Impact de la température ambiante sur les performances des transformateurs immergés dans l'huile

2. Effets de haute altitude et méthodes de correction

L'altitude affecte les transformateurs par les variations de densité et de pression de l'air. Conformément à la norme CEI 60076-12, la correction suivante s'applique pour chaque augmentation d'altitude de 1,000 XNUMX mètres :

● Facteur de correction de la capacité de refroidissement (Kalt) :

Kalt = 1 + 0.01 × (H – 1000)/100

Où H est l'altitude (mètres), valable pour 1 000 à 4 000 mètres.

Pour Par exemple, à 2 000 mètres, Kalt = 1.1, indiquant une augmentation de température supérieure de 10 %.

Mécanismes physiques:

(1)Densité de l'air plus faible:À 3,000 70 mètres d’altitude, la densité de l’air n’est que de XNUMX % de celle du niveau de la mer, ce qui réduit le refroidissement par convection.

(2)Tension d'amorçage de décharge partielle réduite (PDIV):Le PDIV chute d'environ 12 % tous les 1,000 XNUMX mètres en raison d'une pression plus faible.

(3) Décalage du point d'ébullition du liquide de refroidissement:Le point d’ébullition de l’huile minérale diminue de 5 à 8 °C tous les 1,000 XNUMX mètres.

● Exigences en matière de renforcement de l’isolation :

Les transformateurs à haute altitude doivent :

(1)Augmenter le dégagement d'isolation externe :20 à 30 % pour 1,000 60071 mètres (conformément à la norme CEI 2-XNUMX).

(2)Optimiser la conception des canaux d'huile :Débit 15 % supérieur pour compenser les pertes de refroidissement.

    (3)Utiliser des bagues de haute altitude :Espacement des hangars 50 % plus large.

3. Environnements humides/tropicaux : effets combinés et corrections

Les régions côtières tropicales sont soumises à des températures élevées (plus de 40 °C) et à une humidité relative (plus de 90 % HR). La norme CEI 60721-3-4 définit le facteur de correction Kth :

Kth = 1 + 0.005 × (Ta – 30) + 0.003 × (RH – 60)

Où Ta est la température ambiante (°C) et RH est l'humidité relative (%).

   Défis clés:

(1)Système d'isolation:

--  Tous les 10 % HR l'augmentation augmente le courant de fuite de surface de 3 à 5 fois.

-- À 85% HR, l'humidité de l'isolant cellulosique atteint 4.5 % (contre ≤ 2 % de la normale).

     -- Solutions: Joints toriques doubles + tampon d'azote scellés.

(2) Corrosion des métaux:

-- Corrosion par brouillard salin les taux sont 8 à 10 fois plus élevés que dans les climats secs.

-- Recommandations : Fixations en acier inoxydable (Cu ≥ 0.4%), revêtement en zinc à chaud 200μm.

Tableau 2: Facteurs de correction pour différents climats

En résumé

Grâce à des facteurs de correction scientifiques et à des conceptions sur mesure, les transformateurs modernes fonctionnent de manière fiable de -50 °C à +60 °C. Les utilisateurs doivent réaliser des évaluations environnementales conformément à la norme CEI 60076-14 et sélectionner des produits certifiés pour la protection contre la foudre selon la norme CEI 62305 et la résistance à la corrosion selon la norme ISO 12944.

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