Guide des transformateurs de type sec : types, spécifications et applications

A transformateur de type sec transfère l'énergie électrique entre les circuits en utilisant de l'air, de la résine époxy ou un autre matériau non liquide pour l'isolation et le refroidissement, au lieu de l'huile minérale utilisée dans les unités remplies de liquide. Cette construction élimine les risques d'incendie et de fuite associés au pétrole, c'est pourquoi l'équipement est largement spécifié dans les hôpitaux, les écoles, les immeubles de grande hauteur et les centres de données où un placement en intérieur est requis.

Qu'est-ce qu'un transformateur de type sec ?

Un transformateur de type sec est un appareil électrique statique qui augmente ou diminue la tension sans immerger son noyau et ses enroulements dans un diélectrique liquide. Le refroidissement est obtenu par convection naturelle de l'air (AN) ou circulation d'air forcée (AF), et l'isolation est assurée par des matériaux tels que de la résine époxy coulée, du tissu verni ou du papier imprégné de résine. L’absence d’isolation liquide signifie qu’il n’y a pas d’huile susceptible de fuir, de s’enflammer ou de nécessiter une infrastructure de confinement.

Principe de fonctionnement et construction

Comme tout transformateur, une unité de type sec fonctionne par induction électromagnétique. Un courant alternatif dans l'enroulement primaire génère un flux magnétique variable dans le noyau en acier laminé, ce qui induit une tension proportionnelle dans l'enroulement secondaire. Le rapport de spires entre les enroulements primaire et secondaire détermine si l'unité augmente ou diminue la tension.

Trois technologies de bobinage sont courantes dans la production actuelle :

• Construction en résine coulée (époxy imprégné sous vide), utilisée pour la distribution moyenne et haute tension
• Construction de vernis imprégné sous pression sous vide (VPI), généralement utilisée pour des tensions inférieures ou des valeurs nominales kVA inférieures
• Construction à plaie ouverte avec isolation en fibre de verre ou Nomex, utilisée là où le moulage de résine compact n'est pas pratique

Spécifications techniques et facteurs de performance

La sélection correcte d'une unité dépend de l'adaptation de plusieurs paramètres nominaux à la charge et à l'environnement d'installation plutôt que de la seule capacité en kVA.

Scénarios d'application

Étant donné qu'un transformateur de type sec ne nécessite pas de fosse de confinement d'huile, de murs coupe-feu ou de chambre forte extérieure dans de nombreuses juridictions, il constitue le choix standard pour les emplacements où le personnel occupe le même bâtiment que l'équipement électrique. Les environnements d'installation courants incluent :

• Immeubles commerciaux de grande hauteur, où l'unité est installée aux étages supérieurs ou dans les salles électriques du sous-sol
• Hôpitaux et écoles, où les codes de prévention des incendies restreignent les équipements remplis d'huile à l'intérieur des structures occupées
• Centres de données, où une distribution électrique ininterrompue et un faible risque d'incendie sont deux priorités
• Installations d'énergie renouvelable, y compris les nacelles d'éoliennes et les stations d'onduleurs solaires
• Installations industrielles dotées de zones de traitement interdisant les liquides combustibles à proximité des lignes de production

Transformateurs de type sec ou à huile

Les deux technologies diffèrent le plus par le fluide de refroidissement, le comportement au feu et le profil de maintenance. Le tableau ci-dessous résume les différences pratiques pertinentes pour une décision d'achat.

Considérations de sélection

Les transformateurs de type sec peuvent-ils être utilisés à l’extérieur ?

Oui, une installation extérieure est possible lorsque l'unité est construite avec un boîtier résistant aux intempéries conçu pour l'application, généralement NEMA 3R ou équivalent. Les transformateurs extérieurs de type sec comprennent une protection supplémentaire contre la pénétration d'humidité, des persiennes de ventilation avec capots de pluie et des revêtements résistants à la corrosion. Les variations de température ambiante et l'humidité doivent être prises en compte dans la conception thermique lors de la spécification d'une unité extérieure.

Recommandations d'installation et d'entretien

Erreurs courantes et considérations négligées

• Un dégagement de ventilation sous-dimensionné, ce qui augmente la température de fonctionnement et raccourcit la durée de vie des enroulements
• Ignorer les facteurs de réduction de l'altitude lors de l'installation à une altitude supérieure à 1 000 mètres
• Sélection des valeurs d'impédance sans vérifier la coordination des courants de défaut en amont
• Ne pas respecter les exigences en matière de niveau sonore dans les installations au sol occupé
• Ignorer les tests de résistance d'isolement avant la mise sous tension initiale

Tendances et perspectives du secteur

La demande d'indices d'efficacité plus élevés, motivée par la mise à jour des normes d'efficacité énergétique dans plusieurs régions, pousse les fabricants vers des nuances d'acier de base améliorées et une géométrie d'enroulement optimisée. La croissance de la construction de centres de données et de l'interconnexion des énergies renouvelables continue d'élargir les applications où des équipements de transformation intérieurs à faible risque d'incendie sont nécessaires.

Conclusion

A transformateur de type sec offre une alternative pratique aux équipements remplis d'huile partout où une installation intérieure, un risque d'incendie réduit ou une maintenance simplifiée sont des priorités. Faire correspondre la classe d'isolation, la méthode de refroidissement et l'indice de protection à l'environnement d'installation spécifique est l'étape clé pour obtenir des performances fiables à long terme.

Foire aux questions

Qu'est-ce qu'un transformateur sec ?

Il s'agit d'un transformateur qui utilise de l'air ou une isolation solide telle que de la résine époxy coulée au lieu de l'huile pour isoler et refroidir les enroulements, ce qui le rend adapté à une installation intérieure sans infrastructure de confinement des incendies.

Quelle est la différence entre les transformateurs à sec et à huile ?

Les unités de type sec utilisent une isolation par air ou en résine et présentent un risque d'incendie moindre, tandis que les unités de type huile utilisent un diélectrique liquide qui offre une efficacité de refroidissement plus élevée mais nécessite un confinement et des tests d'huile périodiques.

Quels sont les 4 types de transformateurs ?

Les transformateurs sont généralement regroupés par méthode de refroidissement et d'isolation en types secs, immergés dans l'huile, en résine coulée et isolés au gaz, chacun étant adapté à différentes classes de tension et environnements d'installation.

A quoi servent les transformateurs secs ?

Ils sont utilisés pour augmenter ou diminuer la tension dans les bâtiments commerciaux, les hôpitaux, les écoles, les centres de données et les installations industrielles où un placement en intérieur et un risque d'incendie réduit sont nécessaires.

Les transformateurs de type sec peuvent-ils être utilisés à l’extérieur ?

Oui, lorsqu'il est logé dans un boîtier résistant aux intempéries conçu pour une exposition extérieure, avec une protection supplémentaire contre l'humidité, la corrosion et les variations de température ambiante.