Comment une hausse excessive de la température affecte-t-elle l'isolation des transformateurs ? 

— Méthodes complètes pour contrôler l'élévation de température

Les transformateurs sont des équipements essentiels des réseaux électriques, et leur température de fonctionnement influe directement sur la durée de vie des matériaux isolants et la sécurité du réseau. Les recherches de la Commission électrotechnique internationale (CEI) indiquent qu'une élévation excessive de la température est la principale cause de défaillance des transformateurs. Cet article analyse la relation entre l'élévation de température et le vieillissement de l'isolation et propose une solution complète de contrôle de la température conforme aux normes internationales (CEI/IEEE), permettant d'allonger la durée de vie des équipements de plus de 10 ans.

Menu

1. Comment la hausse de température « détruit-elle » l’isolation des transformateurs ? — Mécanismes de vieillissement irréversible

● Loi fondamentale du vieillissement thermique : effet Arrhenius

La durée de vie des matériaux isolants diminue de façon exponentielle avec la température. À mesure que la température du transformateur augmente, l'agitation thermique moléculaire s'intensifie, entraînant une augmentation exponentielle de la probabilité de rupture des liaisons et, à terme, un effondrement structurel. Ce phénomène est décrit par l'équation d'Arrhenius :

L = L₀ × e^(-Eₐ/kT)

-L:Durée de vie prévue (années) à la température T

-T:Température absolue du point chaud (Kelvin = ℃ + 273)

-Eₐ:Énergie d'activation du matériau (Joules)

-k:Constante de Boltzmann (1.38×10⁻²³ J/K)

Clé à emporter: Pour chaque augmentation de température de 6 à 10 °C, la durée de vie de l'isolation diminue d'environ 50 %. Par exemple, la durée de vie d'une isolation de classe B fonctionnant à 130 °C sera réduite. de 20 ans à 10 ans à 138°C.

Tableau 1 : Classe d’isolation en fonction de la durée de vie en température (norme CEI 60085)

● Mécanismes de dommages triples liés aux hautes températures

(1)Effondrement de la résistance mécanique : À 130°C, la résistance à la traction du papier isolant chute de 80 % (IEEE C57.91).

(2) Dégradation des performances diélectriques : Pour chaque augmentation de 10°C, les pertes diélectriques augmentent de 300 %.

(3) Détérioration synergique huile-papier : Les températures élevées accélèrent l'oxydation de l'huile. Lorsque l'indice d'acide dépasse 0.5 mgKOH/g, la durée de vie du papier isolant diminue de 60 %.

2. Trois causes profondes de la hausse excessive des températures et leurs solutions

● Courant de charge excessif entraînant des pertes par effet Joule

Lorsque la charge du transformateur dépasse sa capacité nominale, le courant dans les enroulements augmente. Conformément à la loi de Joule (P=I²R), les pertes par effet Joule augmentent de façon quadratique avec le courant, se convertissant directement en chaleur et élevant la température des enroulements.

Impact:

(1)Augmentation du courant de 10 % → Pertes de cuivre supérieures de 21 % → Augmentation de température d'environ 15 °C.

(2)Une surcharge prolongée entraîne une élévation des températures des points chauds au-delà des limites de conception, accélérant ainsi le vieillissement de l'isolation.

Étude de cas:Un transformateur de 110 kV fonctionnant à une surcharge de 20 % pendant 3 ans a vu la polymérisation du papier isolant chuter à 40 % de sa valeur initiale, ce qui a entraîné sa mise hors service prématurée.

● Baisse de l'efficacité du système de refroidissement

Les défaillances du système de refroidissement nuisent directement à la dissipation de la chaleur.

Questions:

(1)Poussière/obstruction des radiateurs : Une poussière de 1 mm réduit l'efficacité de 30 %.

(2)Pannes de ventilateurs :Les arrêts augmentent la température de l'huile de 20 à 30 °C.

(3)Inefficacité de la pompe :Un faible débit d'huile augmente la température des points chauds de plus de 40 °C.

Conséquence:L'accumulation de chaleur entraîne une isolation                panne.

● Températures ambiantes élevées

La température ambiante influe directement sur l'efficacité du refroidissement.

Impact:Chaque augmentation de 1°C de la température ambiante entraîne une augmentation de la température interne de 0.5 à 1°C.

La lumière du soleil peut augmenter la température de la surface de l'aquarium de plus de 20 °C.

Étude de cas:Une sous-station en Afrique a nécessité une réduction de charge de 15 % à 40 °C pour garantir un fonctionnement sûr.

3. Système de contrôle de température quadridimensionnel

● Gestion intelligente de la charge

Les mesures:Installer une surveillance en temps réel, un contrôle dynamique de la charge et un système d'alerte à trois niveaux (80 % d'avertissement, 90 % d'alarme, 100 % de délestage automatique) conformément à la norme IEC 60076-7.
Effet : Réduit les surcharges de 82 %, diminue les fluctuations de température de ±12 °C à ±5 °C et prolonge la durée de vie de 9.2 ans (selon les données du poste de transformation de 220 kV du Zhejiang).

● Améliorations du système de refroidissement

Les mesures: Utilisez des radiateurs ondulés (50 % de surface en plus), des ventilateurs intelligents à vitesse variable et des optimiseurs de flux d'huile.
Effet : Abaisse la température de l'huile en haut de 78 °C à 60 °C, économisant 280 000 kWh/an (par sous-station de 500 kV du Guangdong).

● Gestion de la qualité du pétrole

Les mesures: Déployer des purificateurs d'huile sous vide en ligne (<10 ppm d'humidité, indice d'acide ≤0.03 mgKOH/g) et des additifs antioxydants.

Effet:Réduit la température moyenne de l'huile de 14 °C et prolonge  cycles de remplacement du pétrole à 7 ans (par parc éolien de Mongolie-Intérieure).

● Optimisation thermique environnementale

Les mesures: Installer des auvents réfléchissants (88 % de réflectivité solaire), une ventilation intelligente (20 à 30 renouvellements d'air par heure) et un revêtement de sol nano-réfléchissant.
Effet:Réduit la température de surface de 28°C et diminue les pannes de 7/an à 1 (par sous-station de 110 kV de Hainan).

En résumé

La mise en œuvre d'une surveillance intelligente, de mises à niveau du refroidissement, d'une gestion optimisée de l'huile et de contrôles environnementaux peut réduire la température des transformateurs et prolonger leur durée de vie de 8 %.-15 ans, et réduire les taux de défaillance de 60 %. Prioriser la surveillance intelligente (ROI : 2-3 ans), suivis d'améliorations du système de refroidissement (15-20°Cette approche permet de réduire les coûts annuels de maintenance de 30 % (réduction du carbone) et de gérer l'huile (cycles de remplacement de 7 ans).-50 %, offrant une solution rentable pour la fiabilité du réseau.

Contactez-Nous

LuShan, HNE.1975, est un fabricant professionnel chinois spécialisé dans les transformateurs de puissance et les réacteurs pour50+ années. Les produits phares sont transformateur monophasé, triphasé seul transformateurs, transformateur électrique,transformateur de distribution, transformateur abaisseur et élévateur, transformateur basse tension, transformateur haute tension, transformateur de contrôle, transformateur toroïdal, transformateur à noyau R ;Inductances CC, réacteurs CA, réacteurs filtrants, réacteurs de ligne et de charge, selfs, réacteurs filtrants et produits intermédiaires à haute fréquence.

Notre pouvoir Les transformateurs et les réacteurs sont largement utilisés dans 10 domaines d'application : transport rapide, engins de chantier, énergie renouvelable, fabrication intelligente, équipement médical, prévention des explosions dans les mines de charbon, système d'excitation, frittage sous vide (four), climatisation centrale.

En savoir plus sur le transformateur de puissance et le réacteur :www.lstransformer.com.

Si vous souhaitez obtenir des solutions personnalisées pour les transformateurs ou les réacteurs, veuillez nous contacter.

WhatsApp:+86 13787095096
Courriel : marketing@hnlsdz.com