Solution de transformateur électrique : Stratégie d'amélioration double basée sur l'optimisation des matériaux isolants et la gestion de la qualité de l'huile

Ⅰ. Défis et objectifs clés

• Défis : Au cours d'une longue période d'exploitation, les transformateurs de transport sont confrontés à deux problèmes majeurs : le vieillissement des matériaux d'isolation (ce qui entraîne une réduction de la résistance diélectrique et une diminution de la résistance thermique) et la dégradation de l'huile du transformateur (augmentation de la teneur en humidité, accumulation de contaminants, augmentation de l'indice d'acide, etc.), ce qui menace la sécurité de l'équipement et sa durée de vie.
• Objectifs : Par le biais de l'amélioration des matériaux et du renforcement de la gestion, améliorer considérablement la stabilité des performances d'isolation, inhiber le processus de dégradation de l'huile, et finalement atteindre une meilleure fiabilité opérationnelle du transformateur, réduire les coûts de maintenance et prolonger la durée de vie.

II. Description détaillée de la solution

1. Optimisation des performances des matériaux d'isolation
• Adoption de matières premières hautes performances :
• Papier pressé : Sélectionner de nouveaux papiers isolants à base de cellulose (comme l'optimisé T-UPS) ou des matériaux isolants en fibres synthétiques (par exemple, des fibres polyaramides comme Nomex) avec une excellente stabilité thermique (par exemple, classe H ou supérieure) et des capacités anti-vieillissement. Comparés aux matériaux traditionnels, ils maintiennent mieux leur force mécanique et leurs performances électriques sous l'impact des courants de court-circuit et dans des conditions de fonctionnement à haute température.
• Huile isolante : Utiliser des huiles minérales raffinées de haute performance ou des huiles isolantes esters synthétiques. Les huiles raffinées ont une teneur en soufre plus faible et une meilleure résistance à l'oxydation ; les esters synthétiques offrent des avantages significatifs, notamment une excellente biodégradabilité, un point d'éclair ultra-haut et une faible hygroscopicité, ce qui les rend particulièrement adaptés aux environnements difficiles ou aux scénarios nécessitant une haute sécurité incendie.
• Amélioration de la conception structurelle :
• Optimisation structurelle : Effectuer une conception raffinée (par exemple, simulation pour optimiser la distribution du champ électrique) pour les composants clés tels que les barrières d'isolation, les anneaux d'angle et les entretoises, garantissant une épaisseur uniforme de la couche d'isolation sans points faibles ou concentrations de contraintes structurelles.
• Contrôle de processus : Appliquer strictement les procédés d'imprégnation sous vide lors de la fabrication et de l'assemblage pour assurer une saturation complète du papier isolant, éliminant les défauts internes tels que les bulles et les vides, améliorant ainsi la résistance diélectrique globale et la cohérence des performances diélectriques.
2. Renforcement de la gestion globale de la qualité de l'huile
• Surveillance dynamique et maintenance :
• Tests réguliers de l'huile : Établir des procédures scientifiques de tests hors ligne (par exemple, selon GB/T 7595/IEC 60422), surveiller les paramètres routiniers tels que la tension de rupture, la teneur en eau microscopique, le facteur de dissipation diélectrique (tan δ), l'indice d'acide, l'analyse des gaz dissous (DGA), etc. Mettre en œuvre une réponse rapide aux indicateurs anormaux.
• Technologie de surveillance en ligne : Déployer des dispositifs de surveillance en ligne pour les paramètres tels que la teneur en eau de l'huile, les gaz dissous et le nombre de microparticules, permettant une visualisation en temps réel de l'état de l'huile et passant d'une maintenance basée sur le temps à une maintenance basée sur l'état.
• Stratégies de maintenance efficaces :
• Purification et régénération : Utiliser des unités de traitement de l'huile sous vide (intégrant des modules de déshydratation, de dégazage et de filtration précise) pour le filtrage périodique de l'huile afin d'éliminer l'humidité, les gaz et les contaminants solides. Pour les huiles ayant un indice d'acide ou un tan δ excessif mais un vieillissement relativement léger, utiliser des techniques de régénération par adsorption (par exemple, tamis moléculaire, traitement au silicagel) ou des technologies de purificateur d'huile thermosiphon pour restaurer les performances et prolonger les intervalles de changement d'huile.
• Remplacement scientifique de l'huile : Exécuter strictement les procédures de remplacement de l'huile conformément aux spécifications lorsque la dégradation de l'huile est sévère ou que les produits de vieillissement ne peuvent pas être éliminés efficacement. S'assurer que la nouvelle huile répond aux normes avant l'injection, et contrôler strictement la poussière et l'humidité pendant le processus de remplacement.
• Scellage de l'huile et protection de l'environnement :
• Mise à niveau du scellage : Remplacer les matériaux traditionnels par des joints en EPDM (Ethylène Propylène Diène Monomère) ou en fluoroélastomère résistants au vieillissement, optimiser la conception des structures de scellage pour les interfaces telles que les brides, les vannes et les embases. Pour les grands transformateurs, équiper de réservoirs de conservateur à cloche (dotés de technologie de double scellage) pour compenser les variations de volume de l'huile, maintenir une pression positive et isoler complètement contre l'intrusion de l'air et de l'humidité extérieurs.
• Contrôle environnemental : Installer des respirateurs dessiccants à haute efficacité (utilisant du silicagel/alumine activée) sur les orifices des cuves, et inspecter/remplacer régulièrement le dessiccant pour s'assurer qu'aucune humidité n'entre pendant la respiration. Maintenir les salles de transformateurs/puits d'huile secs et propres.

III. Avantages et bénéfices de la mise en œuvre

• Bénéfices directs : Ralentir considérablement le taux de vieillissement du système d'isolation, maintenir une résistance diélectrique élevée et stable ; réduire drastiquement les pertes diélectriques et les risques de surchauffe localisée causés par la dégradation de l'huile ; inhiber efficacement le développement de défauts latents internes (par exemple, intrusion d'humidité, décharges de contaminants).
• Valeur à long terme :
• Fiabilité accrue : Réduire considérablement les taux de panne non planifiée dus aux problèmes d'isolation ou de qualité de l'huile, assurant une capacité continue d'alimentation du réseau électrique.
• Efficacité économique optimisée : Prolonger les intervalles de révision majeure et de changement d'huile, réduire la consommation de ressources de maintenance ; reporter considérablement la nécessité de rénovations ou de remplacements à grande échelle (amélioration de la valeur sur le cycle de vie).
• Prolongation de la durée de vie : Les mesures globales retardent efficacement le vieillissement des composants critiques, permettant aux transformateurs d'atteindre ou de dépasser leur durée de vie de conception (prolongation de la durée de vie de 5 à 15 ans selon les conditions d'exploitation).
• Conformité à la sécurité : Respecter les exigences obligatoires en matière de performances d'isolation et de gestion de la qualité de l'huile prévues par les règlements de tests préventifs d'équipements électriques et les lois environnementales.

IV. Assurance qualité et mise en œuvre

• Sélection rigoureuse des fournisseurs : Approvisionner les matériaux clés (papier isolant, huile, joints) auprès de marques de premier plan possédant des certifications autoritatives (UL, VDE, CESI, etc.).
• Procédures opérationnelles standardisées (SOP) : Élaborer des spécifications opérationnelles détaillées pour la manipulation de l'isolation, le remplissage d'huile sous vide, l'installation des joints et l'échantillonnage/test de l'huile, avec une formation obligatoire.
• Soutien de plateforme numérique : Utiliser des systèmes de gestion des données de surveillance de l'état pour l'analyse des tendances, permettant un soutien à la prise de décision pour la maintenance prédictive.
• Consultation d'experts : Fournir des services techniques professionnels complets, de la personnalisation de la solution à la guidance sur site.