Les transformateurs de puissance sont des équipements de base indispensables dans les systèmes électriques modernes, assumant la tâche de transformation de tension dans le transport et la distribution de l'énergie électrique et jouant un rôle essentiel pour garantir le fonctionnement sûr, stable et économique du réseau électrique. Leur principe de base repose sur la loi de l’induction électromagnétique ; en modifiant le rapport de spires entre les enroulements primaire et secondaire, la tension alternative est augmentée ou diminuée, répondant ainsi aux différentes exigences de niveau de tension des différentes étapes de production, de transmission, de distribution et de consommation d'énergie.
Structurellement, les transformateurs de puissance se composent principalement d'un noyau de fer, d'enroulements, d'un réservoir de pétrole et d'accessoires. Le noyau de fer est généralement constitué de tôles d'acier au silicium à haute-perméabilité, offrant un faible-chemin de perte pour le flux magnétique. Les enroulements sont constitués de fil de cuivre ou d'aluminium, divisés en enroulements haute-tension et enroulements basse-tension, qui sont électriquement isolés les uns des autres et couplés magnétiquement via le noyau de fer. Le réservoir d'huile abrite non seulement les composants internes, mais sert également de conteneur pour la dissipation thermique et l'huile isolante. Les gros transformateurs sont souvent équipés de dispositifs auxiliaires tels que des radiateurs, des pompes à huile et des relais à gaz pour améliorer l'efficacité de la dissipation thermique et la fiabilité opérationnelle.
En fonction de leur application et de leur niveau de tension, les transformateurs de puissance peuvent être classés en transformateurs élévateurs, transformateurs abaisseurs, transformateurs de distribution et transformateurs d'interconnexion. Dans l'étape de production d'électricité, la tension de sortie du générateur est augmentée à haute tension par un transformateur élévateur -pour réduire les pertes sur la ligne de transmission. Dans le réseau de transport et de distribution, plusieurs transformateurs abaisseurs-réduisent progressivement la tension jusqu'au niveau de tension bas requis par les utilisateurs. Les transformateurs de distribution servent directement les utilisateurs finaux ; leur capacité et leur quantité sont énormes et elles sont cruciales pour garantir la qualité de l'alimentation électrique à l'extrémité du réseau de distribution.
Les performances des transformateurs de puissance affectent directement l’économie et la sécurité du système électrique. Les transformateurs à haut-efficacité peuvent réduire considérablement les pertes à vide-et en charge, réduisant ainsi le gaspillage d'énergie ; d'excellentes conceptions d'isolation et de refroidissement peuvent prolonger la durée de vie des équipements et réduire les taux de défaillance. Avec le développement des réseaux intelligents et l'intégration de nouvelles sources d'énergie, les transformateurs évoluent vers des conceptions à faibles-pertes, haute-fiabilité et intelligentes, intégrant des fonctions de surveillance et d'évaluation de l'état en ligne. Ils peuvent détecter des paramètres clés tels que la température de l'huile, la température des enroulements et la décharge partielle en temps réel, fournissant ainsi un support de données pour les décisions d'exploitation et de maintenance.
En tant que plaque tournante du transport et de la distribution d’électricité, les transformateurs de puissance jouent un rôle irremplaçable dans le soutien de la production industrielle et de la consommation électrique résidentielle. L'amélioration continue de ses niveaux de gestion technologique et opérationnelle est d'une grande importance pour la construction d'un système électrique moderne sûr, efficace et écologique.