Technologies de pointe dans les systèmes de refroidissement des transformateurs : leader du secteur avec des solutions de refroidissement innovantes

L'intelligentisation est la tendance centrale du développement des systèmes de refroidissement des transformateurs. Les systèmes de refroidissement traditionnels adoptent un mode de contrôle « marche-arrêt » basé sur des seuils de température fixes, ce qui pose des problèmes de réponse lente, de faible précision de contrôle et de gaspillage d'énergie élevé. La nouvelle génération de technologie de gestion thermique intelligente intègre les technologies de l'IoT, de l'intelligence artificielle (IA) et des jumeaux numériques pour réaliser une surveillance en temps réel-, un ajustement dynamique et une maintenance prédictive du processus de refroidissement des transformateurs.

Les technologies clés incluent la détection distribuée de la température (DTS), la maintenance prédictive de l'IA et la collaboration cloud-edge. Les capteurs à fibre optique avec un espacement inférieur ou égal à 30 cm peuvent réaliser une surveillance en temps réel-de la répartition de la température des enroulements du transformateur, avec une erreur de mesure de température inférieure à ±0,6 degré, résolvant ainsi le problème selon lequel la mesure traditionnelle de la température de surface ne peut pas refléter la température réelle du point chaud-des enroulements. Grâce à des algorithmes d'apprentissage automatique, la technologie d'IA peut analyser les données historiques de température, les données de charge et les données environnementales des transformateurs, identifier les tendances anormales de température et prédire les défauts de surchauffe potentiels, avec une précision d'alerte précoce de plus de 98 %. Le mode de collaboration cloud-edge réalise un traitement de données local au niveau de la milliseconde-et un jugement des pannes, garantissant que le système de refroidissement peut fonctionner de manière stable même lorsque le réseau est déconnecté, tandis que la plate-forme cloud effectue une analyse Big Data et une planification globale pour optimiser l'efficacité globale du refroidissement.

Les économies d'énergie et la réduction des émissions sont des objectifs importants de l'industrie électrique mondiale, et l'efficacité énergétique des systèmes de refroidissement des transformateurs est devenue un indicateur clé de la compétitivité des produits. Les dernières recherches montrent que la perte annuelle de consommation d'énergie causée par le fonctionnement inefficace des systèmes mondiaux de refroidissement des transformateurs de puissance atteint 4,7 % et que l'efficacité du refroidissement peut être améliorée de 18 -25 % grâce à une optimisation dynamique multi-paramètres. Les technologies d'économie d'énergie de pointe des systèmes de refroidissement se concentrent principalement sur la recherche de moteurs à haut rendement, la conception d'optimisation du flux d'air et le contrôle de fréquence variable.

En termes de technologie de moteur, les moteurs EC (à commutation électronique) sans balais ont progressivement remplacé les moteurs à balais traditionnels, devenant ainsi la principale source d'alimentation des ventilateurs de refroidissement-à haut rendement. Par rapport aux moteurs à balais traditionnels, les moteurs EC ont un rendement de plus de 80 %, une durée de vie de plus de 8 000 heures (sans usure des balais) et peuvent réaliser une régulation de vitesse en continu, ce qui peut réduire la consommation d'énergie de 30 à 50 % sous le même effet de refroidissement. L'application de matériaux magnétiques doux nanocristallins et de conceptions de machines à inversion de flux (FRM) améliore encore la densité de couple du moteur, minimise la perte d'énergie et rend le moteur plus compact et efficace.

En termes d'optimisation du flux d'air, grâce à la simulation numérique de la dynamique des fluides (CFD), la structure de la turbine du ventilateur et du conduit d'air est optimisée pour réduire la résistance au vent et améliorer l'utilisation du flux d'air. Par exemple, le ventilateur à flux croisé-adopte une conception de turbine unique, qui peut générer un flux d'air laminaire uniforme et large, former un « mur de vent » pour couvrir toute la surface de l'enroulement du transformateur, éliminer les angles morts de dissipation thermique et améliorer l'efficacité de l'échange thermique de 20-30 % par rapport aux ventilateurs traditionnels. La technologie de contrôle à fréquence variable ajuste la vitesse du ventilateur en temps réel en fonction de la température et de la charge réelles du transformateur, évitant ainsi le gaspillage d'énergie causé par le fonctionnement à vitesse fixe du ventilateur dans des conditions de faible charge et réalisant l'équilibre entre l'effet de refroidissement et la consommation d'énergie.

Avec l'augmentation continue de la densité de charge du transformateur, la génération de chaleur par unité de volume augmente et la technologie traditionnelle de refroidissement par air a été difficile à répondre aux besoins de dissipation thermique. Les technologies de pointe de dissipation thermique à haute efficacité incluent principalement le refroidissement par stockage d'énergie à changement de phase, la dissipation thermique par microcanal et le refroidissement actif par vent ionique, qui dépassent les limites des méthodes traditionnelles de dissipation thermique et améliorent considérablement la capacité de dissipation thermique.

La technologie de refroidissement par stockage d'énergie à changement de phase intègre des matériaux composites à changement de phase à base de paraffine (point de fusion : 85 ± 2 degrés) entre les couches d'enroulement, qui peuvent absorber une grande quantité de chaleur pendant le processus de changement de phase, supprimant ainsi efficacement la surchauffe transitoire causée par les pics de charge. Une application dans un parc éolien montre que cette technologie peut améliorer de 120 à 150 % la capacité de surcharge des transformateurs pendant 2 -heures. Le système de dissipation thermique à microcanaux intègre des réseaux de microtubes en cuivre (diamètre : 0,5 mm) dans une résine époxy et utilise des liquides fluorés et d'autres supports de refroidissement pour tripler l'efficacité de dissipation thermique. Un prototype de laboratoire suisse peut maintenir la température du point chaud à 98 degrés sous une charge soutenue de 125 %. La technologie de refroidissement actif par vent ionique utilise des électrodes haute tension (15 kv) pour générer une décharge corona afin de générer un flux d'air directionnel, augmentant ainsi le coefficient de convection locale de 60 %, ce qui a été appliqué avec succès dans les systèmes électriques du métro pour réduire la différence de température des armoires de 25 degrés à 8 degrés.

Dans le contexte de l'objectif mondial « double carbone », la protection écologique et environnementale des systèmes de refroidissement des transformateurs est devenue une direction de développement importante. Les technologies vertes de pointe se concentrent principalement sur la recherche et l'application de matériaux respectueux de l'environnement, de conceptions à faible bruit- et de structures recyclables.

En termes de matériaux, la coque et la turbine des ventilateurs de refroidissement sont progressivement constituées d'un alliage d'aluminium recyclable et résistant à la corrosion ou d'acier galvanisé, remplaçant ainsi les matériaux traditionnels difficiles à dégrader, réduisant ainsi la pollution de l'environnement pendant la production et l'élimination des déchets. La recherche et le développement de nouveaux fluides de refroidissement respectueux de l'environnement ont également réalisé des progrès décisifs. Des scientifiques chinois ont développé un liquide de refroidissement à base de café-, qui présente une rigidité diélectrique plus élevée (plus de 40 kv/mm), de meilleures performances de dissipation thermique (conductivité thermique améliorée de 20 %), et est biodégradable et non-toxique, réduisant considérablement les risques d'incendie par rapport à l'huile minérale traditionnelle.

En termes de contrôle du bruit, grâce à l'optimisation de la structure de la turbine du ventilateur, à l'utilisation de matériaux absorbant les chocs et à la conception de conduits d'air silencieux, le bruit de fonctionnement des ventilateurs de refroidissement est réduit à moins de 55 dB(A), ce qui convient à une installation dans des zones résidentielles, des hôpitaux et d'autres environnements sensibles au bruit. Dans le même temps, la conception à faible consommation d'énergie du système de refroidissement réduit la consommation d'énergie en veille à moins de 1 W, prenant en charge l'alimentation photovoltaïque/batterie et s'adaptant aux zones éloignées sans alimentation municipale.

Avec l'expansion des scénarios d'application de transformateurs, tels que les parcs éoliens offshore, les navires et les sous-stations compactes, le système de refroidissement doit présenter les caractéristiques d'une structure compacte, d'une installation facile et d'une forte adaptabilité environnementale. La technologie intégrée et compacte de pointe intègre des ventilateurs de refroidissement, des équipements de contrôle de la température et des dispositifs de protection dans un seul module, réduisant ainsi l'espace occupé de 30 -40 % par rapport aux systèmes divisés traditionnels et facilitant l'installation et la maintenance sur site.

Pour les applications marines et offshore, le système de refroidissement adopte une conception résistante à la corrosion-et aux vibrations-, avec un niveau de protection allant jusqu'à IP54, qui peut s'adapter aux environnements marins difficiles avec une humidité élevée, un brouillard salin élevé et de fortes vibrations. Pour les sous-stations compactes et les centres de données, le système de refroidissement adopte une conception qui peut être installée de manière flexible dans des espaces étroits et réalise une liaison intelligente avec le système de surveillance du transformateur pour garantir le fonctionnement stable de l'équipement dans des environnements d'installation -à haute densité.

En tant qu'équipement de refroidissement de base pour les transformateurs de type sec-, notre ventilateur de refroidissement à flux transversal dédié aux transformateurs de type sec{{1} intègre une technologie d'économie d'énergie à haut -efficacité -, une technologie d'optimisation du flux d'air et une technologie de contrôle intelligent, résolvant les problèmes de dissipation thermique inégale, de consommation d'énergie élevée et de bruit élevé des ventilateurs à flux croisés -traditionnels.

En termes d'optimisation du flux d'air, nous utilisons la technologie de simulation CFD pour optimiser la structure de la turbine et du conduit d'air, en adoptant une conception unique de turbine à flux croisé-avec un angle de pale et une forme de conduit d'air raisonnables. Cette conception permet au ventilateur de générer un flux d'air laminaire uniforme et stable, formant un « mur de vent » qui couvre parfaitement toute la section transversale de l'enroulement basse tension du transformateur de type sec -, éliminant ainsi les angles morts de dissipation thermique. Le flux d'air a une pression statique élevée, qui peut pénétrer efficacement dans le conduit d'air étroit entre les enroulements du transformateur, évacuer la chaleur profonde et améliorer l'efficacité de l'échange thermique de 25 - 30 % par rapport aux ventilateurs à flux transversal traditionnels. La longueur du ventilateur varie de 400 mm à 1 200 mm et le diamètre de 100 mm à 200 mm, qui peuvent être personnalisés en fonction de la taille du transformateur, assurant une parfaite adéquation avec l'enroulement du transformateur.

En termes d'économie d'énergie, le ventilateur est équipé d'un moteur EC sans balais à haut rendement, qui a un rendement de plus de 85 %, une durée de vie de plus de 100 000 heures et prend en charge une régulation de vitesse en continu. Le moteur adopte des matériaux isolants de classe F-ou de classe H-, qui ont une excellente résistance aux températures élevées-et peuvent fonctionner de manière stable pendant une longue période dans l'environnement de rayonnement-à haute température des transformateurs. La puissance du ventilateur varie de 30 W à 80 W, ce qui peut fournir un volume d'air de 1 000 à 1 350 m³/h sous la spécification de puissance de 45 W, atteignant un équilibre entre un grand volume d'air et une faible consommation d'énergie. Par rapport aux ventilateurs AC traditionnels, il peut économiser de l'énergie de 40 à 50 % avec le même effet de refroidissement.

En termes de contrôle intelligent, le ventilateur peut être connecté de manière transparente à notre équipement de contrôle de la température du transformateur, réalisant ainsi-un ajustement en temps réel de la vitesse du ventilateur en fonction de la température de l'enroulement du transformateur. Lorsque la charge du transformateur est faible et que la température est basse, le ventilateur fonctionne à basse vitesse pour économiser de l'énergie ; lorsque la charge augmente et que la température augmente, le ventilateur augmente automatiquement la vitesse pour assurer une dissipation thermique efficace. Le ventilateur est équipé d'une fonction d'auto-diagnostic de panne-intégrée-, qui peut surveiller l'état de fonctionnement du moteur et des roulements en temps réel et envoyer des alarmes de panne au système de contrôle à temps, permettant ainsi au personnel de maintenance de gérer rapidement les pannes.

De plus, le ventilateur adopte une structure compacte, avec une coque en alliage d'aluminium -résistant à la corrosion, léger et très résistant. Le niveau de protection global atteint IP20 ou IP21, ce qui peut empêcher les doigts de toucher les pièces sous tension et les gouttes verticales de pénétrer, s'adaptant ainsi aux environnements de distribution d'énergie intérieurs. Le ventilateur est équipé d'un support de montage spécial et d'un coussinet absorbant les chocs-, qui peuvent être fixés de manière flexible au bas ou sur le côté du transformateur, permettant une utilisation parallèle de plusieurs unités, et est facile à installer et à entretenir.

Nos ventilateurs centrifuges sont conçus pour les scénarios de refroidissement de transformateurs qui nécessitent une pression de vent élevée et un volume d'air important, tels que les gros transformateurs de puissance, les transformateurs-immergés dans l'huile et les salles de transformateurs industriels mal ventilées. Le produit intègre une technologie de moteur à haut-efficacité, une technologie d'optimisation du flux d'air et une conception résistante à la corrosion-, avec les caractéristiques d'une pression de vent élevée, d'un grand volume d'air, d'un rendement élevé et d'une longue durée de vie.

En termes de pression du vent et de volume d'air, nous optimisons la structure de la turbine du ventilateur centrifuge grâce à la simulation CFD, en adoptant une conception de pales incurvées vers l'arrière, qui peut générer une pression de vent élevée tout en garantissant un volume d'air important. Le volume d'air du ventilateur varie de 300 m³/h à 21 000 m³/h, et la pression statique peut atteindre jusqu'à 1 500 Pa, ce qui peut efficacement surmonter la résistance au vent du radiateur du transformateur et du conduit d'air, garantissant que l'air de refroidissement peut circuler en douceur à travers le radiateur et améliorer l'efficacité de dissipation thermique du transformateur. Le ventilateur convient aux systèmes de refroidissement OFAF des transformateurs immergés dans l'huile, ce qui peut améliorer considérablement la capacité de refroidissement lorsque le refroidissement naturel est insuffisant.

En termes d'économie d'énergie, le ventilateur centrifuge est également équipé d'un moteur EC à haut rendement-, qui prend en charge une régulation continue de la vitesse et peut ajuster la vitesse du ventilateur en fonction de la demande de refroidissement réelle du transformateur. Le moteur adopte une structure fermée, qui peut efficacement empêcher la poussière et l'humidité de pénétrer, garantissant un fonctionnement stable dans des environnements difficiles. L'efficacité du moteur est supérieure à 82 % et la consommation d'énergie est inférieure de 30 à 40 % à celle des ventilateurs centrifuges traditionnels ayant les mêmes spécifications.

En termes de conception structurelle, la coque du ventilateur est en acier galvanisé épaissi ou en alliage d'aluminium, qui présente une forte résistance à la corrosion et aux chocs. La turbine est fabriquée en alliage d'aluminium à haute résistance, léger, très résistant et difficile à déformer. Le ventilateur est équipé d'un roulement de haute-précision, qui offre de bonnes performances de lubrification et une durée de vie de plus de 80 000 heures, réduisant ainsi les coûts de maintenance. Pour des scénarios spéciaux tels que les parcs éoliens offshore et les usines chimiques, nous pouvons fournir des ventilateurs avec des niveaux de protection IP54 ou supérieurs, qui peuvent s'adapter aux environnements difficiles avec une humidité élevée, un brouillard salin élevé et des gaz corrosifs.

Nos ventilateurs de refroidissement à flux axial-sont adaptés à divers scénarios de refroidissement de transformateurs, notamment les transformateurs de type sec-, les transformateurs-immergés dans l'huile et les transformateurs de type boîte-. Le produit est conçu avec une structure compacte, une efficacité élevée, un faible bruit et une installation facile, intégrant une technologie d'optimisation du flux d'air, une conception à faible-bruit et une technologie de contrôle intelligente.

En termes de conception compacte, le ventilateur à flux axial-adopte une structure mince, avec une épaisseur de seulement 80-150 mm, qui peut être installée de manière flexible sur le côté ou sur le dessus du transformateur, économisant ainsi de l'espace d'installation. Cette conception est particulièrement adaptée aux transformateurs de type boîte-et aux sous-stations compactes avec un espace d'installation limité, où elle peut parfaitement s'adapter à la structure interne du transformateur et réaliser une dissipation thermique efficace. Le ventilateur adopte une structure à entraînement direct, qui réduit le nombre de pièces de transmission, améliore la stabilité de fonctionnement et réduit le taux de défaillance.

En termes d'efficacité et de bruit, la turbine du ventilateur est optimisée grâce à une simulation de dynamique des fluides, en adoptant une conception de pale à faible bruit-, qui réduit les turbulences lors du mouvement du flux d'air, et le bruit de fonctionnement est aussi faible que 45 dB(A), répondant aux exigences sonores des zones résidentielles et des bâtiments commerciaux. Le ventilateur est équipé d'un moteur EC à haut rendement-, qui a un rendement énergétique élevé et peut économiser de l'énergie de 35-45 % par rapport aux ventilateurs axiaux traditionnels. Le moteur prend en charge une régulation de vitesse en continu, qui peut être liée au système de contrôle de température pour réaliser un réglage intelligent de la vitesse en fonction de la température du transformateur.

En termes d'adaptabilité environnementale, le ventilateur à flux axial-a un niveau de protection IP54, qui peut empêcher efficacement la poussière et l'eau de pénétrer, s'adaptant ainsi aux environnements extérieurs et industriels difficiles. Le ventilateur est équipé d'un revêtement résistant à la corrosion-, qui peut résister à la corrosion de l'humidité, du brouillard salin et d'autres substances, garantissant un fonctionnement stable dans les environnements marins, côtiers et autres. Pour les transformateurs des centrales photovoltaïques et des stations de stockage d'énergie, le ventilateur est conçu avec une structure résistante à la fatigue-, qui peut s'adapter aux conditions de fonctionnement fréquentes de démarrage-arrêt causées par la fluctuation de la production d'énergie renouvelable, garantissant un fonctionnement stable à long terme-.

En tant que « cerveau intelligent » du système de refroidissement du transformateur, notre équipement de contrôle de la température du transformateur intègre une détection intelligente, une prédiction de l'IA, une collaboration cloud-edge et des technologies d'intégration multifonctionnelles-, réalisant une surveillance-en temps réel, un contrôle précis et une maintenance prédictive de la température du transformateur, et offrant une solide garantie pour le fonctionnement sûr et efficace du transformateur.

En termes de détection de température, l'équipement adopte des capteurs de haute-précision, notamment des capteurs Pt100 à trois-fils, des capteurs à fibre optique et des capteurs d'imagerie infrarouge, qui peuvent surveiller la température de l'enroulement du transformateur, du noyau de fer et de l'environnement ambiant en temps réel. Le capteur à fibre optique peut réaliser une mesure de température distribuée avec un espacement inférieur ou égal à 30 cm, et l'erreur de calcul de la température du point chaud-est inférieure à ±0,6 degré, résolvant le problème selon lequel la mesure traditionnelle de la température de surface ne peut pas refléter la température réelle du point chaud-de l'enroulement. L'équipement intègre un algorithme de couplage de champ multi-physique, qui fusionne le champ électromagnétique, le champ de fluide et le champ de transfert de chaleur pour calculer avec précision la température du point chaud de l'enroulement-, fournissant ainsi une base scientifique pour l'ajustement du système de refroidissement.

En termes de contrôle intelligent, l'équipement adopte un système de contrôle numérique basé sur un microprocesseur-, qui prend en charge plusieurs protocoles de communication tels qu'Ethernet, RS485, 4G/5G et LoRa, et peut être connecté de manière transparente aux réseaux intelligents et aux plates-formes Internet industrielles. L'équipement réalise une maintenance prédictive par IA, qui peut identifier les tendances anormales de température grâce à l'apprentissage automatique, prédire à l'avance le vieillissement de l'isolation et la surchauffe locale, et envoyer des informations d'alerte précoce au personnel de maintenance via des téléphones mobiles ou des terminaux informatiques, avec une précision d'alerte précoce de plus de 98 %. La fonction de contrôle adaptatif peut ajuster dynamiquement le démarrage-l'arrêt et le seuil d'alarme du ventilateur en fonction de la charge du transformateur et de la température et de l'humidité ambiantes, réalisant ainsi l'équilibre entre la dissipation thermique et les économies d'énergie.

En termes d'intégration multifonctionnelle-, l'équipement intègre des fonctions de surveillance, de protection et de contrôle multi-paramètres, qui peuvent surveiller non seulement la température, mais également les vibrations, les décharges partielles et d'autres paramètres, percevant ainsi de manière globale l'état de santé du transformateur. L'équipement intègre des fonctions de contrôle des ventilateurs, de déclenchement en cas de surchauffe, d'enregistrement des défauts et de protection contre la non-électricité (fumée, contrôle d'accès), réduisant ainsi le nombre d'équipements secondaires et simplifiant la structure du système. La conception modulaire permet de sélectionner de manière flexible les capteurs, les modules de commande principaux, de communication et de sortie, en s'adaptant aux transformateurs de différentes capacités et scénarios.

En termes d'économie d'énergie verte, l'équipement adopte une conception à faible consommation d'énergie, avec une consommation d'énergie en veille inférieure ou égale à 1 W, prenant en charge l'alimentation photovoltaïque/batterie et s'adaptant aux zones éloignées sans alimentation municipale. La fonction d'analyse de l'efficacité énergétique intégrée-peut calculer la perte du transformateur et le taux de charge, produire des rapports sur l'efficacité énergétique et aider les utilisateurs à réduire les coûts et à augmenter l'efficacité. L'équipement prend également en charge la transmission par cryptage des données et le dépôt par blockchain, garantissant que les données de température et de défauts sont crédibles et traçables, répondant ainsi aux exigences de sécurité et de normalisation des données.

La nature avancée de nos produits a été entièrement vérifiée dans un grand nombre d'applications pratiques, couvrant les systèmes électriques traditionnels, les domaines des énergies renouvelables, les parcs industriels et d'autres scénarios, fournissant des solutions de refroidissement fiables aux clients et créant des avantages économiques et sociaux significatifs.

Dans un projet de sous-station de 220 kV dans l'est de la Chine, nos ventilateurs de refroidissement centrifuges ont été adoptés pour coopérer avec le radiateur du transformateur. Dans l'environnement à haute température en été, la température de l'huile du transformateur était contrôlée de manière stable en dessous de 65 degrés, bien inférieure à la température d'avertissement de 75 degrés, garantissant ainsi le fonctionnement sûr de la sous-station. Dans le cadre d'un projet de transformation du réseau électrique rural, nos ventilateurs de refroidissement à flux axial-avec niveau de protection IP54 se sont adaptés à l'environnement extérieur avec une forte poussière et une humidité élevée dans les zones rurales, réduisant ainsi les coûts de maintenance de 30 % par rapport aux ventilateurs traditionnels.

Dans le cadre d'un projet de centrale photovoltaïque à grande échelle, nos ventilateurs de refroidissement à flux croisés dédiés au transformateur de type sec-et notre équipement de contrôle de la température du transformateur ont été adoptés. Les ventilateurs ajustaient la vitesse en temps réel en fonction de la fluctuation de charge du transformateur, réduisant ainsi la consommation d'énergie de 42 % par rapport aux ventilateurs traditionnels à vitesse fixe-. L'équipement de contrôle de la température a permis une surveillance en temps réel-de la température des enroulements du transformateur et une alerte précoce des défauts potentiels, garantissant ainsi le fonctionnement stable du système de production d'énergie photovoltaïque. Dans un projet de parc éolien offshore, nos ventilateurs à flux axial-résistants à la corrosion-et nos équipements de contrôle de température adaptés à l'environnement marin difficile avec un brouillard salin élevé et de fortes vibrations, fonctionnent de manière stable pendant plus de 2 ans sans défaut, fournissant un support de refroidissement fiable pour les transformateurs offshore.

En outre, nos produits ont été exportés vers l'Europe, l'Asie du Sud-Est, le Moyen-Orient et d'autres régions, s'adaptant à la tension du réseau électrique et à l'environnement climatique de différents pays, et devenant un partenaire de confiance de nombreux fabricants mondiaux d'équipements électriques et sociétés de réseau électrique.