Structure d'enroulement d'un transformateur de distribution immergé dans l'huile de 630 kVA et 10 kV

1. Principes de conception fondamentaux de la structure d'enroulement

• Correspondance de capacité de chargeLa section transversale de l'enroulement, le nombre de spires et l'épaisseur de l'isolation sont calculés pour supporter la capacité nominale de 630 kVA et la tension de 10 kV, avec une capacité de surcharge de 10 % pour les charges de pointe à court terme (conformément aux normes IEC 60076).
• Minimisation des pertesGrâce à un rapport cuivre-fer optimisé et à une disposition des enroulements optimisée, la conception réduit à la fois les pertes par effet Joule (dues à la résistance des enroulements) et les pertes parasites (dues aux champs magnétiques de fuite), garantissant ainsi un rendement du transformateur supérieur à 98.5 % à pleine charge.
• Stabilité mécanique et thermiqueLa structure est renforcée pour résister aux forces électromagnétiques de court-circuit, tandis que les canaux de dissipation de chaleur sont conçus pour fonctionner avec le système de refroidissement par immersion dans l'huile, maintenant ainsi la température des enroulements en dessous de 105 °C (température de fonctionnement nominale).

2. Composants clés du système d'enroulement

(1) Conducteurs d'enroulement

• Source: Les usages fils de cuivre sans oxygène de haute pureté (Pureté à 99.95 %) au lieu de l'aluminium. Ce choix réduit la résistivité électrique de 40 % par rapport à l'aluminium, diminuant ainsi les pertes par effet Joule et améliorant la conductivité thermique.
• Facteur de forme: Adopte fil de cuivre plat isolé à double filament (Dimensions typiques : 2.5 mm × 8 mm). Les fils plats offrent un facteur de remplissage d’enroulement plus élevé (jusqu’à 85 %) que les fils ronds, ce qui réduit le volume d’enroulement et améliore l’utilisation de l’espace. noyau de transformateur.

(2) Matériaux d'isolation

• Isolation tour à tourChaque fil de cuivre est recouvert d'un film de polyimide de 0.15 mm d'épaisseur, qui résiste à des températures allant jusqu'à 155 °C et au vieillissement de l'huile, ce qui est essentiel pour un environnement immergé dans l'huile.
• Isolation multicoucheUtilise du papier kraft de 0.2 mm d'épaisseur imprégné d'huile de transformateur. Ce papier améliore la rigidité diélectrique (≥ 30 kV/mm) et adhère fortement à l'huile pour former un système d'isolation stable.
• Isolation entre enroulements et noyau et entre enroulementsDes barrières en carton pressé (épaisseur : 5 à 8 mm) sont déployées entre les enroulements et le noyau de fer, ainsi qu’entre les enroulements primaire et secondaire. CHH Power traite ces cartons pressés par imprégnation sous vide (VPI) afin d’éliminer les bulles d’air et d’empêcher les décharges partielles.

3. Type et disposition de l'enroulement

(1) Enroulement primaire (10 kV)

• StructureEnroulement hélicoïdal cylindrique à quatre couches, chaque couche comportant 120 à 140 spires (nombre total de spires : environ 500, calculé à partir du rapport de tension). La conception hélicoïdale (fil enroulé selon un angle faible par rapport à l’axe) renforce la résistance mécanique, lui permettant de supporter des forces de court-circuit jusqu’à 250 kN.
• La connexionLe couplage en étoile permet de réduire les contraintes de tension de ligne sur l'isolation. Le point neutre est relié à la terre, conformément aux exigences de mise à la terre du neutre du réseau.

(2) Enroulement secondaire (0.4 kV)

• StructureEnroulement cylindrique à trois couches avec une densité de spires plus élevée (nombre total de spires : ~20) pour correspondre à la tension de sortie basse. Il est placé à l'intérieur l'enroulement primaire (disposition concentrique) pour minimiser le flux magnétique de fuite — cela réduit les pertes parasites de 15 % par rapport aux conceptions excentrées.
• La connexion: Connexion en Δ (connexion delta) pour améliorer l'équilibre de charge et supprimer les courants harmoniques de troisième ordre, assurant une sortie stable de 0.4 kV pour les charges triphasées.

(3) Principaux avantages de la disposition

• Disposition concentriqueLes enroulements primaire et secondaire sont coaxiaux avec le noyau de fer, optimisant ainsi le couplage du flux magnétique et réduisant l'inductance de fuite.
• Dissipation thermique radialeL'espace entre les enroulements (10 à 12 mm) sert de canal de circulation pour l'huile. L'huile du transformateur circule dans ces espaces, absorbant la chaleur des enroulements et la transférant au radiateur de la cuve, assurant ainsi une répartition uniforme de la température.

4. Fabrication et contrôle qualité des enroulements chez CHH Power

• Bobinage de précisionUtilise des machines d'enroulement CNC avec une précision de positionnement de ±0.1 mm pour garantir un espacement uniforme des spires et un alignement parfait des couches. Ceci évite la surchauffe locale due à une densité d'enroulement irrégulière.
• Imprégnation sous pression sous vide (VPI)Après l'assemblage des enroulements, le module d'enroulement complet subit un traitement VPI : imprégnation sous vide et haute pression d'une résine époxy thermodurcissable. Ce procédé scelle les micro-interstices de l'isolant, améliorant ainsi la résistance à l'humidité et la solidité mécanique.
• Tests post-fabrication: Effectue trois tests clés sur les enroulements :
  1. Essai de résistance d'enroulement: Vérifie l'intégrité du conducteur et la conformité des connexions.
  2. Test d'isolation entre spires: Utilise un générateur de surtension pour détecter les défauts d'isolation entre les spires.
  3. Essai de résistance aux courts-circuits: Simule les conditions de court-circuit pour vérifier la stabilité mécanique de la structure de l'enroulement.