Quels sont les problèmes liés à l'effet corona dans un transformateur à très haute tension ?

En tant que fournisseur de transformateurs à très haute tension (THT), j'ai été témoin du rôle crucial que jouent ces géants de l'électricité dans les systèmes électriques. Cependant, comme tout équipement électrique complexe, les transformateurs THT ne sont pas sans défis, et l'un des problèmes les plus importants que nous rencontrons souvent est la décharge corona.

Comprendre la décharge corona

La décharge corona est un type de décharge électrique qui se produit lorsque l'intensité du champ électrique autour d'un conducteur dépasse la résistance au claquage du milieu environnant, généralement l'air. Dans les transformateurs THT, ce phénomène peut se produire en raison de plusieurs facteurs. Premièrement, les niveaux de tension élevés impliqués dans les systèmes THT créent de puissants champs électriques. Lorsque l'intensité du champ électrique à la surface d'un conducteur, tel qu'un enroulement haute tension ou une traversée, atteint une valeur critique, les molécules d'air qui l'entourent deviennent ionisées.

Le processus d'ionisation commence par le détachement des électrons des molécules d'air, créant une région de plasma à proximité du conducteur. Cette région de plasma peut conduire l’électricité dans une certaine mesure et émet de la lumière visible, apparaissant souvent sous la forme d’une faible lueur autour du conducteur. La décharge corona peut être classée en différents types, tels que la décharge corona positive et négative, en fonction de la polarité de la tension sur le conducteur.

Causes de décharge corona dans les transformateurs THT

1. Niveaux de haute tension
   • Les transformateurs THT fonctionnent à des tensions extrêmement élevées, souvent de l'ordre de plusieurs centaines de kilovolts, voire plus. Ces niveaux de haute tension peuvent facilement générer des champs électriques puissants qui dépassent la résistance au claquage de l’air. Par exemple, dans unTransformateur de puissance dans une centrale électrique, les enroulements haute tension sont conçus pour gérer de grandes quantités d'énergie électrique à haute tension. Si la conception de l'isolation n'est pas optimisée, le champ électrique autour des enroulements peut se concentrer, entraînant une décharge corona.
2. Arêtes vives et saillies
   • Toute arête vive ou saillie sur les conducteurs ou sur d'autres composants du transformateur peut provoquer une augmentation locale de l'intensité du champ électrique. Lors du processus de fabrication, si les conducteurs ne sont pas correctement lissés ou s’il y a des bavures sur les pièces métalliques, le champ électrique sera concentré en ces points. Cette augmentation locale du champ électrique peut déclencher une décharge corona même à des niveaux de tension globaux relativement inférieurs.
3. Contaminants et humidité
   • Les contaminants présents à la surface de l'isolation ou des conducteurs du transformateur peuvent également contribuer à la décharge corona. La poussière, la saleté et d'autres particules peuvent modifier les propriétés électriques de l'air ambiant et créer des zones d'intensité de champ électrique plus élevée. L'humidité est particulièrement problématique, car elle peut réduire la résistance à la décomposition de l'air. Lorsque l’air autour du transformateur est humide, le risque de décharge corona augmente considérablement.

Effets de la décharge Corona

1. Perte de puissance
   • La décharge corona est un processus inefficace qui consomme de l'énergie électrique. L'énergie dissipée sous forme de chaleur, de lumière et de son lors d'une décharge corona représente une perte de puissance du transformateur. Cette perte de puissance réduit non seulement le rendement global du transformateur, mais augmente également les coûts d'exploitation. Dans les systèmes électriques à grande échelle, même une petite quantité de perte de puissance dans chaque transformateur peut représenter un chiffre important au fil du temps.
2. Dégradation de l'isolation
   • L'air ionisé dans la région de décharge corona contient des espèces réactives telles que des radicaux libres et de l'ozone. Ces espèces réactives peuvent réagir avec les matériaux isolants du transformateur, provoquant une dégradation chimique. Au fil du temps, les propriétés mécaniques et électriques de l’isolant peuvent se détériorer, réduisant ainsi son efficacité à prévenir les pannes électriques. Cela peut entraîner des défauts d’isolation plus graves et potentiellement provoquer un dysfonctionnement du transformateur.
3. Interférence électromagnétique (EMI)
   • La décharge corona génère des ondes électromagnétiques dans une large gamme de fréquences. Ces ondes électromagnétiques peuvent interférer avec les systèmes de communication et les appareils électroniques à proximité. Dans une sous-station électrique, les interférences électromagnétiques provenant d'une décharge corona peuvent perturber le fonctionnement normal des équipements de contrôle et de surveillance, conduisant à des lectures inexactes et à des situations potentiellement dangereuses.

Détection et prévention des décharges corona

1. Méthodes de détection
   • Il existe plusieurs méthodes pour détecter les décharges corona dans les transformateurs THT. L'une des méthodes les plus courantes est l'inspection visuelle. Étant donné que la décharge corona produit souvent une lueur visible, les techniciens qualifiés peuvent utiliser des caméras ou des jumelles spécialisées pour rechercher la présence de la lueur pendant la nuit ou dans des conditions de faible luminosité. Les détecteurs à ultrasons peuvent également être utilisés pour détecter les ondes sonores à haute fréquence générées par la décharge corona. Une autre méthode consiste à utiliser des appareils de mesure électriques pour détecter les changements de courant et de tension associés à la décharge corona.
2. Techniques de prévention
   • L'optimisation de la conception est cruciale pour éviter les décharges corona. Les transformateurs doivent être conçus avec des conducteurs lisses et des bords arrondis pour réduire la concentration des champs électriques. Les matériaux d'isolation doivent être soigneusement sélectionnés et correctement installés pour garantir qu'ils peuvent résister à l'environnement à haute tension. Par exemple, l'utilisation de matériaux isolants de haute qualité dotés de bonnes propriétés diélectriques peut améliorer la résistance au claquage du système d'isolation.
   • Le contrôle environnemental est également important. Les transformateurs peuvent être installés dans des enceintes ou des zones extérieures avec des mesures de ventilation et de protection contre la poussière appropriées. Dans les zones très humides, un équipement de déshumidification peut être utilisé pour réduire la teneur en humidité de l’air autour du transformateur.

Exemples de transformateurs THT et considérations relatives à la décharge corona

Nous proposons une large gamme de transformateurs THT, tels que leTransformateur de puissance de sous-station rempli de liquide du certificat UL 35kVetTransformateur de centrale électrique. Ces transformateurs sont conçus avec les dernières technologies pour minimiser le risque de décharge corona.

Pour le transformateur de puissance de sous-station rempli de liquide de 35 kV, l'isolation liquide offre de meilleures propriétés diélectriques par rapport à l'air. Cela contribue à réduire le risque de décharge corona, même à des niveaux de tension plus élevés. La conception des enroulements et des traversées est soigneusement optimisée pour assurer une répartition uniforme du champ électrique.

Dans le cas du transformateur de centrale électrique, qui est généralement utilisé dans les centrales de production d'électricité à grande échelle, les composants haute tension sont soumis à des contraintes électriques extrêmement élevées. Pour éviter les décharges corona, nous utilisons des matériaux d’isolation et des techniques de fabrication avancés. Le transformateur est également équipé de systèmes de surveillance pour détecter tout signe précoce de décharge corona, permettant une maintenance en temps opportun.

Conclusion

La décharge corona est un problème important dans les transformateurs THT, avec des conséquences considérables sur l'efficacité, la fiabilité et la durée de vie des équipements du système électrique. En tant que fournisseur de transformateurs THT, nous nous engageons à fournir des produits de haute qualité conçus pour minimiser le risque de décharge corona. Grâce à une recherche et un développement continus, nous nous efforçons d'améliorer les processus de conception et de fabrication pour garantir les performances optimales de nos transformateurs.

Si vous êtes intéressé par nos transformateurs THT ou si vous avez des questions concernant la décharge corona ou d'autres problèmes techniques, nous vous invitons à nous contacter pour des discussions sur l'achat. Notre équipe d'experts est prête à vous fournir des informations techniques détaillées et des solutions personnalisées pour répondre à vos besoins spécifiques.

Références

• Grover, AK «Conception de machines électriques». Nouvel Âge International, 2007.
• Blackburn, JL « Relais de protection : principes et applications ». Marcel Dekker, 1998.
• Société électrique de Westinghouse. «Livre de référence sur le transport et la distribution électriques». Société électrique Westinghouse, 1964.