Transformateurs de distribution d'essai à huile de 50 kVA à 3 000 kVA

Ⅰ. Caractéristiques du produit

1. En tant qu'équipement essentiel pour les essais de performance d'isolation dans les réseaux électriques, les caractéristiques des transformateurs d'essai s'articulent autour de quatre axes : capacité de sortie haute tension, précision de contrôle, sécurité et fiabilité, ainsi que capacité d'adaptation à l'environnement, tout en intégrant des innovations en matière de matériaux et des technologies intelligentes. Voici une analyse systématique de leurs principales caractéristiques :

①Équilibre optimal entre la tension de sortie et les performances d'isolation

Les transformateurs d'essai peuvent fournir une tension de sortie unitaire comprise entre 10 kV et 750 kV ; des tensions plus élevées peuvent être obtenues grâce à une configuration à excitation en série (par exemple, 3 unités de 150 kV en série pour atteindre 450 kV). Le transformateur d'essai de type cylindrique isolé est doté d'une enveloppe cylindrique moulée en époxy et d'une conception à isolation totale, avec une tension maximale par unité de 750 kV, ce qui répond aux besoins d'essai des équipements à très haute tension.

②Innovation moyenne: Les transformateurs d'essai à isolation gazeuse utilisent le gaz SF₆ comme isolant, dont la rigidité diélectrique est 2,5 fois supérieure à celle de l'air, avec un niveau de décharges partielles ≤ 5 pC, et ne nécessitent aucun entretien.

③Faible impédance et grande stabilité: L’impédance du système du transformateur d’essai de type cylindrique isolé est ≤ 5%, ce qui répond aux exigences de faible impédance des essais de pollution par courant alternatif ; la tension d’impédance du transformateur d’essai à huile est ≤ 10%, ce qui garantit que le taux de distorsion de la forme d’onde de tension pendant les essais est < 1%.

2.Contrôle précis et capacités de test intelligentes

①5Tests automatisés: Les transformateurs d'essai à commande numérique permettent l'élévation automatique de la tension, la mesure de la durée de tenue en tension, la réduction de la tension à zéro et intègrent des protections contre les surintensités (haute tension/basse tension) et les surtensions ; ils peuvent également afficher en temps réel des paramètres tels que la tension, le courant et le temps.

②Enregistrement et analyse des données: Équipé d'une imprimante thermique haute vitesse et d'une interface RS232, il permet de générer des rapports de test et de les télécharger sur la plateforme de l'Internet des objets afin de réaliser un diagnostic à distance et une analyse des données.

③Mise à la terre multiple: L'enveloppe du transformateur, l'extrémité haute tension et le boîtier de commande doivent être mis à la terre de manière fiable. Lors des essais en série, l'enveloppe du transformateur secondaire est isolée à l'aide d'un support isolant.

④Protection rapide: Le transformateur d'essai de type cylindrique isolé est équipé d'un dispositif de protection électronique à action rapide qui coupe l'alimentation électrique en moins de 0,1 seconde en cas de claquage de l'objet testé ; sa vitesse de réponse est cinq fois supérieure à celle d'une protection mécanique traditionnelle.

3.Une avancée majeure en matière de conception modulaire et de portabilité

①Structure de la série: Plusieurs transformateurs d'essai individuels (par exemple, 3 unités de 100 kV) peuvent être combinés de manière flexible pour former un système d'essai de 300 kV, répondant ainsi aux exigences de tension de tenue des objets d'essai de grande capacité (tels que les câbles et les équipements GIS).

②Compatibilité multitension: Les transformateurs d'essai légers permettent une commutation rapide entre trois niveaux de tension (10 kV/35 kV/50 kV) grâce à des enroulements à prises et à un système de commutation par barres de cuivre externes, sans qu'il soit nécessaire de les démonter ni de les régler.

③Conception à isolation au gaz: L'isolation au gaz SF₆ permet de réduire le volume et le poids de 40%-65% par rapport aux transformateurs à huile de même catégorie. Par exemple, un transformateur d'essai de 100 kV à isolation au gaz ne pèse que 80 kg et peut être transporté par une seule personne.

④Structure de type sec: Le transformateur d'essai de type sec, doté d'une isolation en résine époxy moulée sous vide, pèse ≤ 150 kg, peut être transporté par véhicule et est adapté aux essais sur site.

II. Avantages du produit

1.Capacité d'adaptation environnementale et adaptation à des scénarios complexes

①Conception tenant compte de la réduction de puissance en haute altitude: Pour chaque augmentation de 1 000 mètres d'altitude, la puissance nominale est réduite de 5%-8%, tandis que la distance d'isolement est augmentée de 20% et que la tension d'essai de résistance à la tension de fréquence industrielle est augmentée de 10%.

②Fonctionnement sur une large plage de températures: Les transformateurs d'essai standard peuvent fonctionner à des températures comprises entre -10 °C et +40 °C, tandis que les modèles à large plage de température (-40 °C à +50 °C) sont adaptés aux environnements extrêmement froids ou à haute température.

2.Propriétés anti-interférences et anticorrosion

①Compatibilité électromagnétique: Les transformateurs d'essai à commande informatique intègrent une conception anti-interférences tant au niveau logiciel que matériel, ce qui leur permet de fonctionner de manière stable dans un environnement électromagnétique intense, avec une précision de mesure de tension de classe 0,5.

②Résistance à la pollution et à l'humidité: Le transformateur d'essai de type cylindrique isolé est recouvert d'un revêtement spécial, avec une distance de fuite de 3,1 cm/kV, adapté aux environnements de niveau de pollution IV.

3.Intégration approfondie des technologies intelligentes et écologiques

①Système de récupération du SF₆: Les transformateurs d'essai à isolation gazeuse sont équipés de dispositifs de récupération de gaz, avec un taux de fuite ≤ 0,51 TP6T par an, conformément à la directive RoHS de l'UE.

②Conception économe en énergie: Noyau en tôle d'acier au silicium à haut rendement et conception d'enroulement à faibles pertes, pertes à vide ≤ 0,351 TP6T, soit 201 TP6T de moins que les produits traditionnels.

③Surveillance en temps réel: Grâce à des capteurs de haute précision et à des puces d'acquisition analogique-numérique (AD) de 14 bits, il permet d'afficher en temps réel des paramètres tels que la tension haute tension, le courant et la résistance d'isolement, avec une résolution de 0,11 TP6T.

④Analyse des données: Générer automatiquement des rapports de test, permettre la consultation des données historiques et l'analyse des tendances, et aider à identifier les lois de vieillissement des équipements.

4.Développement professionnel des domaines d'application

①Essai de résonance en série: Pour les objets à tester de type capacitif, tels que les câbles et les équipements GIS, une sortie haute tension sous excitation basse tension est obtenue en ajustant la fréquence (30 à 300 Hz), ce qui réduit les exigences en matière de capacité des équipements de test.

②Essai de superposition CA-CC: Réaliser en une seule fois les essais de tenue à la tension de réseau et les essais de fuite en courant continu de l'équipement, ce qui permet d'améliorer l'efficacité de 50%.

③Essai de mise en service: Réaliser des essais de tenue en tension à la fréquence du réseau (10 kV à 750 kV) et d'essais de fuite en courant continu (0 à 280 kV) sur des transformateurs, des câbles, des isolateurs, etc.

④Test préventif: Détecter à l'avance les dangers cachés, tels que les courts-circuits entre spires dans les enroulements, grâce à la détection des décharges partielles (sensibilité ≤ 10 pC) et aux tests de résistance d'isolement.

Ⅲ. Processus de production

1.Sélection des matières premières et processus de prétraitement

Les performances des matières premières déterminent directement le niveau d'isolation et la stabilité du transformateur d'essai, qui doit faire l'objet d'une sélection et d'un prétraitement multidimensionnels :

①Matériau magnétique conducteur: Des tôles d'acier au silicium à haute induction magnétique et à faibles pertes (telles que les 35W250, 30W1300) sont sélectionnées, avec des pertes dans le fer ≤ 2,5 W/kg (50 Hz, 1,7 T), ce qui garantit une réduction des pertes à vide du noyau de fer de 15%-20% ; le facteur de laminage est ≥ 0,96, ce qui réduit l'entrefer du circuit magnétique.

②Matériau conducteur: Le bobinage est réalisé à partir d'un fil de cuivre sans oxygène de haute pureté (teneur en oxygène ≤ 0,0031 TP6T) ou d'une feuille de cuivre, dont la conductivité est ≥ 971 TP6T IACS. La surface est traitée par étamage ou par application d'une peinture isolante afin d'empêcher l'oxydation et les décharges partielles.

③Matériau isolant: Choisissez des matériaux adaptés en fonction du type ——

Type à sec / Type à cylindre isolé : on utilise un panneau en tissu de verre époxy de classe H (résistance à la température de 180 °C), du papier Nomex (teneur à la rupture ≥ 40 kV/mm) et de la résine époxy moulée sous vide (résistivité volumique ≥ 10¹⁴ Ω·cm).

Type à bain d'huile : on utilise de l'huile pour transformateur Karamay 25# (tension de claquage ≥ 40 kV/2,5 mm) et du papier pour câbles (épaisseur 0,08-0,12 mm, résistance à la traction ≥ 2,5 kN/m).

2.Procédé de fabrication d'un noyau en fer

①Le noyau en fer constitue le circuit magnétique du transformateur d'essai, et sa précision de fabrication influe directement sur les pertes à vide, le bruit et la répartition du champ magnétique :

Après le stratification, un durcissement sous vide est effectué (dépression de 0,1 MPa, 120 °C × 6 h) afin d'améliorer l'intégrité ; la résistance d'isolement du noyau de fer par rapport à la terre est testée et s'avère être ≥ 1 000 MΩ, et l'écart du courant à vide est ≤ ±51 TP6T.

②La méthode de stratification croisée est utilisée (l'orientation de chaque couche de stratification est décalée de 90°), avec fixation par des goupilles de positionnement et de la colle isolante, et un coefficient de stratification ≥ 0,95.

③Pour les gros noyaux de fer, on utilise un procédé de laminage segmenté associé à une fixation intégrée, assemblé à l'aide d'un ruban en tissu de verre époxy (tension de 50 à 80 N) et maintenu par des colliers de serrage, ce qui garantit une planéité globale du noyau de fer inférieure ou égale à 0,5 mm/m et réduit le bruit de vibration (≤ 65 dB).

④ Une cisaille de précision à commande numérique (précision de ± 0,05 mm) est utilisée pour la découpe selon les dimensions prévues, afin d'éviter les bavures (≤ 0,03 mm) et d'empêcher que la concentration locale du champ électrique ne provoque des décharges partielles.

⑤Une conception de jonction en gradins (angle de décalage de 30° à 45°) est adoptée afin de réduire les pertes au niveau de la jonction du circuit magnétique ; les pertes à vide sont ainsi inférieures de 8% à 10% à celles d'une jonction plate traditionnelle.

3.Procédé d'enroulement et de traitement d'isolation

L'enroulement constitue le cœur du système de conversion de tension du transformateur d'essai ; il doit répondre à des exigences en matière de résistance à la haute tension, de faible niveau de décharges partielles et de résistance mécanique :

①Traitement de l'isolation entre les couches: Après chaque couche d'enroulement, on pose une nappe de verre imprégnée d'époxy ou du papier câble, puis on procède à un durcissement par pressage à chaud (100-120 ℃, pression de 0,2 MPa) afin d'assurer une bonne adhérence de la couche isolante et d'éviter la formation de bulles d'air.

②Séchage sous vide global: Une fois l'enroulement réalisé, celui-ci est soumis à un traitement de séchage sous vide (degré de vide ≤ 10 Pa, 130 °C × 12 h) afin d'éliminer l'humidité présente à l'intérieur de la couche isolante (taux d'humidité ≤ 0,11 TP6T) et de réduire les pertes diélectriques.

4.Classification, assemblage et processus d'imprégnation isolante

Les processus d'assemblage et d'isolation des différents types de transformateurs d'essai présentent des différences notables et doivent être traités de manière ciblée :

①Soudage de coques hermétiques: L'enveloppe en alliage d'aluminium est soudée par soudage à l'arc sous argon (planéité de la soudure ≤ 0,3 mm). Après le soudage, un contrôle d'étanchéité par spectrométrie de masse à l'hélium est effectué (taux de fuite ≤ 1×10⁻⁹ Pa・m³/s).

②Ensemble de cylindre isolé: Des entretoises isolantes sont placées entre le cylindre en tissu de verre époxy (épaisseur de paroi ≥ 10 mm) et l'enroulement, puis fixées à l'aide de boulons afin de garantir un écart radial uniforme (écart ≤ 1 mm) et une distance de fuite ≥ 3,1 cm/kV.

③Ensemble réservoir d'huile: Le réservoir d'huile est soudé à partir de tôles d'acier à faible teneur en carbone (épaisseur : 6 à 10 mm) et est soumis à un essai de pression hydraulique (0,3 MPa × 30 min sans fuite) ; des tubes ou ailettes de dissipation thermique sont disposés à l'intérieur (surface de dissipation thermique ≥ 0,1 m²/kVA) afin de garantir que l'élévation de température soit inférieure ou égale à 65 K.

5.Processus d'assemblage final et d'intégration des accessoires électriques

①Ensemble noyau en fer et bobinage: Les arbres de positionnement servent à assurer le positionnement (écart de coaxialité ≤ 0,2 mm). Une fois le montage terminé, des plaques de pression isolantes et des vis sont utilisées pour la fixation, afin de garantir une force de pression axiale uniforme (10 à 15 kN/m) et d'éviter tout desserrage de l'enroulement.

②Ensemble de traversée haute tension: Les douilles (en porcelaine ou en caoutchouc silicone) sont installées après réalisation d'essais de décharges partielles (≤ 5 pC à 1,1 fois la tension nominale). Des bagues d'étanchéité en caoutchouc nitrile (degré de compression 20%-30%) sont utilisées pour l'étanchéité des brides afin de garantir une étanchéité fiable.

③Module de changement de prise et de commande:

Le changeur de prises (à froid/en charge) est soumis à des essais de durée de vie mécanique (≥ 10 000 cycles), avec une résistance de contact ≤ 50 μΩ.