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Transformateur de type sec à imprégnation sous vide (VPI), optimisé pour la sécurité incendie, un entretien réduit et un refroidissement efficace

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Transformateur à sec VPI

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Un transformateur de type sec imprégné sous vide et sous pression (VPI) est un transformateur de type sec dont les enroulements sont imprégnés d'un vernis isolant en polyester ou en époxy sous vide et sous pression, puis durcis dans un four. Contrairement aux transformateurs à résine moulée, les enroulements ne sont pas entièrement encapsulés dans de la résine époxy solide, ce qui se traduit par une meilleure dissipation thermique, un poids plus léger et une capacité de surcharge améliorée.

Les transformateurs VPI sont largement utilisés dans les bâtiments commerciaux, les installations industrielles, les centrales électriques, les systèmes d’énergie renouvelable, les applications maritimes et les sous-stations intérieures où la sécurité incendie, la faible maintenance et un refroidissement efficace sont essentiels.

Construction
Noyau magnétique
· Noyau en acier au silicium laminé à froid à grains orientés (CRGO)
·Construction du noyau en chevauchement étagé pour réduire les pertes à vide et le bruit
·Noyau en alliage amorphe en option pour un rendement supérieur

Enroulements haute tension
·Conducteurs en cuivre ou en aluminium
·Imprégnés sous vide avec un vernis isolant de haute qualité
·Cycles multiples d’imprégnation et de durcissement pour une rigidité diélectrique améliorée
·Excellente résistance aux contraintes thermiques et aux vibrations

Enroulements basse tension
·Enroulements en feuille ou en bande de cuivre ou d’aluminium
·Imprégnés sous vide ou enduits de résine
·Résilience mécanique élevée pour la résistance aux courts-circuits

Système d’isolation
·Classe F (155 °C) ou classe H (180 °C)
·Vernis isolant résistant à l’humidité
·Rigidité diélectrique élevée
·Matériaux isolants auto-extinguibles

Refroidissement
·AN (air naturel) pour un fonctionnement standard
·AF (refroidissement forcé) avec ventilateurs de refroidissement, augmentant la capacité d’environ 25 à 40 %

Procédé de fabrication
·Les enroulements sont fabriqués puis séchés pour éliminer l’humidité.
·Les enroulements sont placés dans une chambre à vide.
·L’air et l’humidité sont éliminés sous vide poussé.
·Le vernis isolant est injecté sous vide.
·Une pression est appliquée pour faire pénétrer le vernis en profondeur dans l’isolation.
·Les enroulements sont cuits dans un four pour durcir le vernis.
·Le processus d’imprégnation et de durcissement peut être répété pour améliorer la qualité de l’isolation.

Caractéristiques techniques types
·Puissance nominale : 50 kVA – 30 MVA
·Tension primaire : jusqu’à 36 kV (modèles spéciaux jusqu’à 72,5 kV)
·Tension secondaire : 400 V, 415 V, 690 V, 3,3 kV, 6,6 kV, 11 kV
·Fréquence : 50 Hz / 60 Hz
·Mode de refroidissement : AN / AF
·Classe d’isolation : F ou H
·Indice de protection : IP00, IP23, IP31, IP44, IP54 (avec boîtier)
·Groupe vectoriel : Dyn11, Dyn5, Yyn0, etc.
·Impédance : généralement 4 à 10 %
·Élévation de température : 80 K ou 100 K
·Niveau sonore : généralement 45 à 65 dB

Avantages
·Absence d’huile isolante, éliminant ainsi le risque de fuites d’huile
·Risque d’incendie inférieur à celui des transformateurs à huile
·Meilleure dissipation thermique que les modèles en résine moulée
·Capacité de surcharge à court terme supérieure
·Poids plus léger
·Coût initial inférieur à celui des transformateurs en résine moulée
·Bonne résistance aux vibrations et aux cycles thermiques
·Faibles besoins d’entretien
·Convient aux installations en intérieur

Limites
·Résistance à l’humidité, à la poussière et aux environnements corrosifs inférieure à celle des transformateurs à résine moulée
·Les enroulements sont exposés et non entièrement encapsulés
·Peut nécessiter un nettoyage périodique dans des environnements poussiéreux ou contaminés
·Moins adapté aux environnements présentant une humidité élevée, des projections de sel ou une contamination chimique

Applications typiques
·Usines de fabrication industrielle
·Bâtiments commerciaux
·Complexes de bureaux
·Hôpitaux
·Universités
·Installations de production d’électricité
·Centrales d’énergie renouvelable (solaire et éolienne)
·Installations maritimes et offshore
·Exploitations minières
·Centres de données (où les conditions environnementales sont contrôlées)
·Sous-stations intérieures

Normes applicables

Les normes internationales courantes comprennent :

·CEI 60076 – Transformateurs de puissance
·CEI 60076-11 – Transformateurs de type sec
·IEEE C57.12.01 – Exigences générales pour les transformateurs de distribution et de puissance de type sec
·IEEE C57.12.91 – Code d’essai pour les transformateurs de distribution et de puissance de type sec
·Exigences ANSI, le cas échéant

Puissances nominales types
·Transformateurs de distribution : de 100 kVA à 5 MVA
·Transformateurs industriels : de 5 MVA à 20 MVA
·Grands transformateurs de puissance de type sec : jusqu’à environ 30 MVA et 36 kV (des puissances supérieures sont disponibles sous forme de solutions sur mesure)

Conseils de sélection
·Hôpitaux, tunnels, aéroports : résine moulée (CRT)
·Environnements à forte humidité ou côtiers : résine moulée (CRT)
·Environnements poussiéreux ou chimiquement agressifs : résine moulée (CRT)
·Sites industriels propres : VPI
·Bâtiments commerciaux : VPI ou CRT
·Centres de données : VPI ou CRT, en fonction des conditions environnementales
·Installations maritimes : VPI (avec revêtements de protection) ou CRT pour les conditions plus difficiles

Résumé
Un transformateur de type sec imprégné sous vide et sous pression (VPI) offre un excellent équilibre entre performances, coût, efficacité de refroidissement et fiabilité. Il est particulièrement bien adapté aux environnements intérieurs propres et contrôlés, où ses capacités supérieures de dissipation thermique et de résistance aux surcharges peuvent être pleinement exploitées. Pour les environnements humides, poussiéreux ou corrosifs, un transformateur de type sec à résine époxy moulée (CRT) est généralement le choix privilégié, car ses enroulements encapsulés offrent une meilleure protection contre les contaminants environnementaux.