Les acheteurs detransformateurs pour climats froidson commence rarement par le froid. En janvier dernier, un entrepreneur du nord de l'Alberta nous a appelé au sujet d'une unité sur socle qui avait terminé son premier hiver sur une nouvelle ligne d'alimentation de lotissement. Le transformateur a fonctionné sans problème. Mais chaque matin froid, la porte du compartiment basse tension était fermée par le givre et le reniflard était gelé, de sorte que le réservoir d'huile ne pouvait pas respirer correctement. Personne ne s'était arrêté pour poser la question la plus importante : pour quelle température ambiante minimale cet appareil était-il réellement conçu ? Cet appel téléphonique est la raison pour laquelle ce guide existe.
La plupart des spécifications des transformateurs sont rédigées autour d'une température ambiante de conception de +40 degrés, la base conventionnelle utilisée dans la famille de normes IEEE C57. Le côté froid de l'enveloppe fait rarement l'objet du même examen minutieux - pourtant les sites oùtransformateurs pour climats froidssont installés, de l'Alberta à la Scandinavie, traitent -40 degrés comme un jour de semaine normal. À ces températures, chaque interface matérielle se comporte différemment : l’huile, les joints, le reniflard, les relais et même la peinture du réservoir.
Pourquoi -40 degrés est une condition de conception et non une réflexion après coup
L’huile de transformateur n’est pas un matériau fixe ; son comportement est fonction de la température. La viscosité augmente fortement à mesure que le mercure baisse, et en dessous d'un certain point, le pétrole cesse complètement de couler. Ce point - le point d'écoulement, mesuré selon ASTM D97 - est le premier nombre qu'une spécification pour climat froid devrait déterminer. Une huile isolante naphténique typique a un point d'écoulement de l'ordre de -45 degrés, c'est pourquoi les qualités naphténiques dominent le service dans les régions froides. Les huiles paraffiniques, en revanche, se déversent souvent entre -15 et -25 degrés et nécessitent des abaisseurs de point d'écoulement pour descendre plus bas. Spécifications pourtransformateurs pour climats froidsdoit être écrit en fonction de la semaine la plus froide de l'année, et non de la moyenne annuelle.
Le froid modifie également le comportement de l’humidité. Le givre et la condensation trouvent tous les chemins non scellés dans un réservoir ou un compartiment, et une fois que l'eau est à l'intérieur d'un transformateur froid, il est beaucoup plus difficile d'en ressortir. Les joints qui scellent ces passages perdent leur élasticité à mesure qu'ils refroidissent : la plupart des composés nitriles se raidissent fortement en dessous d'environ -30 degrés, l'EPDM maintient son siège à environ -40 degrés et les formulations de silicone restent souples bien au-delà. Si les spécifications du joint ont été choisies pour un entrepôt chaud au lieu du site réel, la fuite n'apparaît pas dans l'usine : elle apparaît en février, à 6 heures du matin, le jour le plus froid de l'année. Les directives de conception et de test de ces unités proviennent des normes publiées par leAssociation de normalisation IEEE.
Huile de transformateur basse température : la première décision
Voici ce qui manque à la plupart des acheteurs : un transformateur n’a pas besoin de fonctionner pour être froid. Une nouvelle unité en attente sur ses fondations, ou une unité de rechange posée dans un poste de commutation, passe ses nuits à température ambiante. L'huile à l'intérieur doit rester fluide à la température la plus froide que le site puisse atteindre - c'est pourquoihuile de transformateur basse températurela sélection est une décision technique et non un élément de campagne.
En règle générale, nous recherchons une huile dont le point d'écoulement se situe au moins 10 degrés en dessous de la température ambiante la plus basse à laquelle l'unité sera jamais confrontée, et nous demandons à la raffinerie le certificat de lot, pas la page du catalogue. Pour les projets qui indiquent -40 degrés ou moins, cela signifie généralement une qualité naphténique à faible viscosité avec un point d'écoulement documenté proche de -50 degrés ou moins, et nous enregistrons cette valeur dans la documentation de test fournie avec l'unité.
La viscosité compte également à l’autre extrémité de la pompe. Le refroidissement forcé de l'huile (ONAF/ODAF) dépend de l'huile qui peut circuler, et une pompe poussant de l'huile froide à haute viscosité a besoin que les caractéristiques nominales de son moteur et de ses joints soient vérifiées par rapport à la température de démarrage. Nous le signalons sur chaque devis impliquant des pompes et une ambiance froide, car c'est exactement le détail qui disparaît entre les spécifications du transformateur et le sous-traitant du système de refroidissement.
Joints, reniflards et accessoires qui échouent en premier
La plupart des pannes causées par les climats froids dont nous entendons parler ne sont pas des pannes de bobinage. Ce sont des pannes accessoires : un reniflard bloqué par un déshydratant gelé, un dispositif de décompression qui ne se réinstalle pas proprement, un contact relais qui hésite à -35 degrés. Le réservoir et les bobinages, conçus avec marge, résistent à l'hiver. Les accessoires étaient souvent spécifiés comme « standard », ce qui signifie en pratique « chaud ».
Pour les conceptions à respiration libre, le reniflard déshydratant est le point faible. Le gel de silice absorbe efficacement l'humidité lorsqu'il est chaud, mais un reniflard givré ne peut pas respirer - le réservoir voit alors des variations de pression pour lesquelles il n'a pas été conçu. Les solutions courantes sont des reniflards chauffants ou le passage à une conception à réservoir scellé avec un système d'azote ou de diaphragme, qui supprime complètement la respiration de routine. Pour untransformateur monté sur socledesservant une subdivision canadienne ou un lot industriel scandinave, nous recommandons généralement l'option scellée pour le service hivernal et un reniflard chauffé lorsqu'une spécification existante exige un conservateur.
Le reste de la liste des accessoires se lit comme une liste de contrôle hivernale : des radiateurs anti-condensation dans le compartiment basse tension (le même radiateur qui empêche la condensation en été maintient les joints de porte sans glace en janvier), des joints résistant au froid sur chaque porte et couvercle, de la graisse basse température sur les charnières et les mécanismes de verrouillage à trois points, ainsi que des relais de commande et des indicateurs de température dont les fiches techniques indiquent une plage de fonctionnement jusqu'à -40 degrés. Chaque article est petit. Chacun peut empêcher une unité d’être alimentée par une matinée froide.
Ce que l'usine vérifie avant une expédition par temps froid
Dans notre usine, chaque commande pour climat froid passe par le même examen documentaire avant la découpe de l’acier. Le certificat de point d'écoulement d'huile doit correspondre au minimum du site avec marge. Chaque matériau de joint est vérifié par rapport à son indice de basse température. Les radiateurs, relais et reniflards sont vérifiés par rapport aux plages de fonctionnement de leur fiche technique. Une commande de 2 000 kVA pour une sous-station nordique a été examinée avec un reniflard standard sur la nomenclature ; il a été échangé contre un type chauffé lors de la même réunion. Attraper cela sur papier coûte une heure. L'attraper sur place coûte un hiver.
La plaque signalétique et la documentation comptent autant que le matériel. Lorsqu'une unité est conçue pour une température ambiante de -40 degrés, nous l'indiquons sur la plaque signalétique et dans le rapport de test, afin que l'ingénieur destinataire puisse confirmer que l'unité livrée correspond à celle commandée. Les tests d'échauffement sont effectués sur la base conventionnelle de +40 degrés car les normes l'exigent ; la vérification du côté froid est un exercice de matériaux et de composants, et elle se produit au stade de la spécification, et non après que la caisse soit scellée.
Comment Ryan Electric construit des transformateurs pour les climats froids
Ryan Electric construit des transformateurs de distribution et de puissance dans notre usine de 120 000 m² située dans le Jiangsu depuis 2007, et nous avons expédié des modèles à basse température au Canada, dans les régions nordiques et dans des projets à haute altitude où les températures nocturnes punissent chaque choix de matériaux. En tant que partenaire d'une coentreprise Eaton, notre équipe d'ingénierie travaille au sein d'une chaîne d'approvisionnement de composants qui documente correctement les performances à froid, ce qui raccourcit la boucle de spécification pour les constructions personnalisées. Au Canada, les spécifications des services publics pour les unités de distribution remplies de liquide font référence aux normes publiées parGroupe CSA, et nous mappons les décisions relatives aux accessoires et à l'huile dans ce guide sur ces documents avant de les citer.
Lorsqu'un acheteur nous envoie une demande de prix pour un climat froidtransformateur monté sur socleou une unité immergée dans l'huile, nous revenons avec des questions spécifiques avant de revenir avec un prix : la température ambiante minimale, si l'unité sera alimentée en continu ou pourra rester inactive pendant l'hiver, le mode de refroidissement (ONAN ou forcé), et si le site est côtier - le sel et le gel attaquent ensemble les enceintes plus durement que l'un ou l'autre seul. Les réponses modifient la qualité de l'huile, le calendrier des joints et la liste des accessoires.
Spécifiez votre prochain transformateur pour l'hiver, il le verra réellement
Le modèle est cohérent.Transformateurs pour climats froidséchouent sur des détails qui n'ont jamais été spécifiés, et ils échouent généralement au cours du premier hiver, lorsque la conversation sur la garantie est la plus douloureuse. Écrivez la température ambiante minimale dans votre demande de prix. Demandez le certificat de point d'écoulement d'huile. Confirmez les matériaux des joints, la disposition du reniflard et le programme de chauffage avant de passer la commande, et vérifiez que la plaque signalétique indique la température ambiante de conception à l'arrivée de l'unité.
Si vous planifiez un projet dans une région froide et souhaitez que les spécifications soient révisées par des ingénieurs qui ont expédié pendant ces hivers, envoyez-nous votre évaluation et les conditions du site - nous vous répondrons avec la qualité de l'huile, la liste des accessoires et un calendrier réaliste. Contactez notre équipe d'ingénierie via ryan-transformers.com.
À propos de l'auteur :Cet article a été rédigé par l'équipe d'ingénierie de Ryan Electric, partenaire d'une coentreprise d'Eaton et fabricant de transformateurs certifié UL/CSA dans le Jiangsu, en Chine, au service des acheteurs de services publics, de centres de données et industriels en Amérique du Nord, en Europe, au Moyen-Orient et en Asie du Sud-Est.
