L’élévation de température des transformateurs à sec et des transformateurs immergés dans l’huile, ainsi que leur plage d’élévation de température

Il existe de nombreux facteurs qui influencent la durée de vie de transformateurs à isolation sèche et transformateurs immergés dans l'huile Parmi ceux-ci, la température constitue le facteur le plus déterminant provoquant le vieillissement de l’isolation et affectant ainsi la durée de vie des transformateurs. En raison d’une répartition thermique inhomogène à l’intérieur des transformateurs, des écarts de température importants apparaissent entre différentes parties. Par conséquent, l’élévation de température admissible pour chaque partie sous charge nominale est spécifiée afin d’assurer un fonctionnement sûr.

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I. Principes fondamentaux et calculs relatifs à l’élévation de température

Classe d’isolation et température maximale admissible

Les transformateurs immergés dans l’huile courants utilisent généralement une isolation de classe A, dont la température maximale admissible est de 105 ℃.

- Calcul de l’élévation de température admissible (exemple du bobinage)

Élévation de température admissible = Température maximale admissible − Température ambiante (référence : 40 ℃)

Soit : 105 ℃ − 40 ℃ = 65 ℃ (élévation de température admissible du bobinage)

- Relation entre la température de l’huile et celle des enroulements

La température de l’huile du transformateur est généralement d’environ 10 ℃ inférieure à celle des enroulements. Par conséquent :

– L’élévation de température admissible de l’huile est : 65 ℃ – 10 ℃ = 55 ℃

– Afin d’éviter le vieillissement de l’huile, l’élévation de température de la surface supérieure de l’huile ne doit pas dépasser 45 ℃

Plage réelle de température de fonctionnement

Si la température de l’huile en partie supérieure se situe entre 80 ℃ et 90 ℃, alors la température des enroulements sera d’environ 95 ℃ à 105 ℃. Un maintien prolongé dans cette plage accélère le vieillissement de l’isolation.

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II. Risques liés au fonctionnement à haute température des Transformateurs secs et immergés dans l’huile

Dégradation du matériau isolant

Une exposition prolongée à des températures élevées rend le carton isolant cassant et sujet aux fissures, ce qui entraîne une perte de ses propriétés isolantes et augmente le risque de claquage.

– Vieillissement de l’huile isolante

Un vieillissement sévère de l’isolation des enroulements accélérera la dégradation de l’huile isolante, réduisant ainsi davantage la durée de vie globale du transformateur.

— Conclusion

Il est conseillé d’éviter le fonctionnement du transformateur à haute température, notamment pendant de longues périodes de fonctionnement à haute température.

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III. Classification des classes d’isolation des transformateurs

La classe d’isolation indique les performances de résistance thermique du matériau isolant ; chaque classe correspond à une température maximale admissible différente.

Transformateurs immergés dans l’huile (7 classes)

A, E, B, F, H, N, C

— Transformateurs secs (3 classes différentes)

B, F, H

Prenons la classe A comme exemple : cela signifie que la somme de la température de fonctionnement du transformateur et de la température ambiante ne doit pas dépasser 105 ℃ ; le principe est identique pour les autres classes.

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IV. Diagramme des limites d’élévation de température (explication)

• La limite d’élévation de température pour les transformateurs à huile est indiquée sur le diagramme.

• La limite d’élévation de température pour les transformateurs secs est indiquée sur le diagramme.

Remarque : L’importance de la limite d’élévation de température reflète directement les performances de résistance thermique du matériau isolant et constitue une base essentielle pour la sélection et la surveillance du fonctionnement.

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V. Principes fondamentaux de sécurité du noyau

À condition que l’élévation de température ne dépasse pas la limite autorisée, le transformateur peut fonctionner en toute sécurité, quelle que soit la variation de la température ambiante, et ce, pendant sa durée de service spécifiée.