Un aperçu du transformateur de courant

 

 

 

 

Un transformateur de courant (CT) est un type spécialisé de transformateur qui fonctionne sur le principe de l'induction électromagnétique, principalement utilisé pour la mesure et la protection du courant dans les systèmes électriques. Sa fonction principale est de réduire proportionnellement un courant élevé du côté primaire (le circuit haute-tension ou courant élevé-) à un courant standardisé beaucoup plus faible du côté secondaire (généralement 5 A ou 1 A), tout en fournissant une isolation électrique entre les deux circuits pour garantir la sécurité de fonctionnement. L'enroulement primaire du TC est connecté en série avec le circuit transportant le courant à mesurer, et l'enroulement secondaire est connecté aux instruments de mesure, aux relais de protection ou à d'autres appareils. Grâce à un rapport de transformation précis, le courant secondaire reproduit avec précision l'amplitude et la phase du courant primaire, fournissant ainsi une source de signal fiable pour la surveillance du système, la mesure de l'énergie, la protection des relais et le contrôle automatisé.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le principe de fonctionnement d'un Transformateur de Courant (TC) repose sur leprincipe de l'induction électromagnétique. Il peut être compris comme un type spécial de « transformateur ».

Voici une explication détaillée de son principe de fonctionnement principal :

1. Structure de base

• Enroulement primaire :Pendant la mesure, l'enroulement primaire est généralement connecté directement en série avec le circuit où le courant doit être mesuré. Parfois, l'enroulement primaire est simplement un seul conducteur (jeu de barres) passant à travers le noyau du transformateur.
• Cœur:Fabriqué à partir de tôles d'acier au silicium (ou d'autres matériaux magnétiques) empilées à haute perméabilité-pour former un circuit magnétique fermé.
• Enroulement secondaire :Enroulé autour du noyau et connecté en série avec des instruments de mesure (comme des ampèremètres, des watt-mètres horaires) ou des relais de protection. Il comporte généralement plusieurs tours.

 

2. Processus physique

Lorsqu'un courant alternatiftraverse le côté primaire, il génère un flux magnétique alternatif Φ dans le noyau. Ce flux alternatif se lie avec les spires de l'enroulement secondaire et, selonLoi de Faraday sur l'induction électromagnétique, induit une force électromotrice dans l'enroulement secondaire. Lorsque l'enroulement secondaire forme une boucle fermée (connecté à un instrument), un courant secondaireest produit.

 

3. Relation de transformation actuelle

Un transformateur de courant idéal suit le principe de l'équilibre de la force magnétomotrice (MMF) :
 

Où:

est le nombre de tours dans l'enroulement primaire (généralement peu, parfois juste 1 tour) ;

est le nombre de tours dans l'enroulement secondaire (généralement plusieurs).

De là, nous pouvons déduire :
 

Ici,est lerapport de rotation(ou rapport de transformation).

En termes simples :

• But:Réduire proportionnellement un courant important dans une ligne électrique à un courant standardisé plus petit (généralement5Aou1A) adapté aux instruments de mesure et à un fonctionnement sûr.
• Relation inverse :Les amplitudes des courants primaire et secondaire sont inversement proportionnelles à leur nombre de tours. Moins de spires primaires et plus de spires secondaires entraînent une plus grande réduction du courant.

 

4. Caractéristique clé : le côté secondaire ne doit JAMAIS être ouvert

C'est la différence la plus significative entre un transformateur de courant et un transformateur de tension ordinaire :

• Transformateur ordinaire (par exemple, transformateur de tension) :La tension primaire détermine le flux et la charge secondaire influence le courant primaire.
• Transformateur de courant :Le courant primaireest déterminé par la charge sur le circuit principal et estindépendant du côté secondaire.

Si le côté secondaire devient-en circuit ouvert alors que le courant circule dans le primaire :

• Surtension de flux :La force magnétomotriceproduit par le courant primaire est normalement contrecarré par le MMF secondaire(solde MMF). Si le secondaire s'ouvre,, ne laissant que le flux magnétisant massif généré pardans le noyau.
• Saturation du noyau :Cet énorme flux sature rapidement le noyau, provoquant une hystérésis importante et des pertes par courants de Foucault. Cela génère une chaleur intense et peut potentiellement brûler le transformateur.
• Danger de haute tension :L'enroulement secondaire comporte plusieurs tours. Sous l’influence du flux magnétique alternatif important, une tension de pointe très élevée (potentiellement des milliers de volts) est induite. Cela constitue une menace grave pour la sécurité de l'opérateur et peut endommager l'isolation de l'équipement.

 

 

 

Résumé

Un transformateur de courant utilise l'induction électromagnétique pour réduire proportionnellement un courant primaire important à un courant secondaire plus petit en fonction du rapport de transformation, pour une utilisation par les instruments et les dispositifs de protection.Le côté secondaire doit TOUJOURS rester dans un état de court-circuit-(c'est-à-dire connecté à des instruments à faible-impédance ou à des blocs de court-circuit), et une extrémité doit être mise à la terre de manière fiable pour éviter les risques de haute-tension.

 

1. Demandes de protection

Les TC fournissent des signaux de courant de défaut aux relais, assurant ainsi une isolation rapide des équipements défectueux.

• Protection différentielle (Protection primaire) :Les TC côté HT et BT comparent les courants. Un défaut interne crée un déséquilibre, déclenchant un déclenchement. Nécessite des tomodensitomètres anti-saturation de haute-précision.
• Protection contre les surintensités (sauvegarde) :Les TC détectent les courants supérieurs à un seuil et activent les relais après un délai.
• Protection contre les défauts à la terre :Le courant homopolaire- (provenant des TC) indique des défauts à la terre, provoquant une action du relais.
• Protection contre les surcharges :Les TC surveillent les surintensités continues, émettant des alarmes ou des déclenchements pour éviter les dommages thermiques.

2. Comptage et mesure

Les CT fournissent du courant pour la sensibilisation opérationnelle et les transactions commerciales.

• Surveillance de la charge :Alimente les ampèremètres pour-l'observation de la charge en temps réel.
• Comptage d'énergie :Avec les PT, fournit des informations aux wattmètres et aux compteurs d'énergie pour le flux de puissance, le facteur de puissance et la facturation. Nécessite des classes de haute précision (0,2, 0,5S).

3. Contrôle et surveillance

Le contrôle automatisé repose sur les signaux CT.

• Contrôle du système de refroidissement :Le courant CT déclenche les ventilateurs/pompes de refroidissement en fonction de la charge pour maintenir la température.
• OLTC et surveillance des conditions :Les données CT facilitent la régulation du changeur de prises et alimentent les enregistreurs de défauts/systèmes de surveillance pour l'évaluation de l'état de santé.

4. Synchronisation et mise en parallèle

Les TC fournissent des informations sur l'angle de phase et l'amplitude aux relais de synchronisation, garantissant ainsi une connexion sûre d'un transformateur aux jeux de barres sous tension.

 

 

Résumé

Application	Fonction clé	Exigences CT
Protection	Détection de défauts (différentiel, surintensité, masse)	Haute précision, anti-saturation, fiabilité
Mesure	Surveillance de la charge, facturation de l'énergie	Haute précision (0,2/0,5S), linéarité
Contrôle	Initiation au refroidissement, entrée du changeur de prises, surveillance	Bonne linéarité, réponse en fréquence
Synchronisation	Mise en parallèle sécurisée	Phase et amplitude précises

Les TC sont indispensables pour un fonctionnement sûr, fiable et efficace du transformateur.

 

1. Sécurité du personnel et des équipements

• Isolation galvanique :Les TC assurent une isolation électrique complète entre le circuit primaire haute-tension et les équipements secondaires-basse tension (compteurs, relais). Cela protège les opérateurs et le personnel de maintenance des hautes tensions dangereuses.
• Courants faibles normalisés :Ils convertissent des milliers d'ampères en valeurs sûres et standardisées (5 A ou 1 A), permettant l'utilisation d'instruments et de dispositifs de protection standard à basse tension-.

2. Surveillance et facturation précises

• Mesure précise :Les TC de haute-précision (classes 0,2, 0,5 S) permettent une mesure exacte du courant de charge, garantissant ainsi des données opérationnelles fiables.
• Mesure des revenus :Ils facilitent une comptabilité précise de l'énergie et une facturation équitable entre les services publics et les clients en fournissant des signaux de courant précis aux compteurs de wattheures-.

3. Protection améliorée et atténuation des pannes

• Détection rapide des défauts :Les TC permettent des systèmes de protection à haute vitesse-comme la protection différentielle, qui peuvent détecter les défauts internes du transformateur en quelques millisecondes et déclencher le déclenchement avant que des dommages catastrophiques ne se produisent.
• Coordination sélective :Ils fournissent les signaux de courant nécessaires au fonctionnement sélectif des relais de surintensité, isolant uniquement la section défectueuse tout en gardant le reste du système en service.
• Dommages minimisés :En permettant une élimination rapide des défauts, les TC contribuent à réduire l'ampleur et la durée des courants de défaut, minimisant ainsi les contraintes thermiques et mécaniques sur les enroulements du transformateur.

4. Efficacité opérationnelle et contrôle

• Contrôle automatisé du refroidissement :Les signaux CT déclenchent automatiquement les ventilateurs de refroidissement et les pompes à huile en fonction du courant de charge en temps réel-, optimisant ainsi la consommation d'énergie et prolongeant la durée de vie des équipements.
• Gestion des charges :La surveillance continue du courant permet aux opérateurs d'équilibrer efficacement les charges et d'éviter les surcharges, garantissant ainsi que le transformateur fonctionne dans ses limites de conception.

5. Flexibilité et standardisation du système

• Standardisation des instruments :Quel que soit le courant primaire (centaines ou milliers d'ampères), l'équipement secondaire peut être standardisé pour des entrées 5 A ou 1 A, simplifiant ainsi la conception, l'inventaire et la maintenance.
• Évolutivité :Les TC avec plusieurs prises ou rapports offrent une flexibilité pour une expansion future du système ou des changements dans les conditions de charge sans remplacer l'ensemble du transformateur.

6. Dépannage et diagnostics

• Analyse des défauts :Les TC transmettent des données aux enregistreurs de défauts et aux systèmes de surveillance des perturbations. L'analyse des formes d'onde des courants de défaut aide les ingénieurs à déterminer la cause et l'emplacement des défauts, améliorant ainsi la fiabilité du système au fil du temps.
• Surveillance de l'état :Les données de courant continu permettent d'évaluer l'état du transformateur, de détecter les anomalies (comme les déséquilibres des enroulements) et de planifier la maintenance prédictive.

Résumé des avantages

Catégorie d'avantages	Avantages clés
Sécurité	Isolation de la HT, protection contre les chocs électriques
Protection	Détection rapide des défauts, dommages minimisés, déclenchement sélectif
Mesures	Surveillance précise de la charge, mesure précise des revenus
Contrôle	Refroidissement automatisé, chargement optimisé, efficacité améliorée
Standardisation	Équipements secondaires homogènes, maintenance simplifiée
Diagnostic	Enregistrement des défauts, évaluation de l'état, maintenance prédictive

En résumé, les transformateurs de courant ne sont pas de simples accessoires mais des composants fondamentaux qui rendent les systèmes de transformateurs de puissance modernes sûrs, intelligents et économiquement viables.

 

 

 

 

 

 

 

Choisir le bon TC implique d'adapter ses caractéristiques électriques aux exigences du système tout en garantissant la compatibilité physique.

1. Courant primaire (Iₚ)

• Objectif:Trouvez le courant primaire nominal.
• Méthode:Calculez le courant de charge continu maximum du transformateur. Le calibre primaire du TC doit être légèrement supérieur à cette valeur pour éviter la saturation en fonctionnement normal. Les valeurs nominales courantes sont standardisées (par exemple, 100 A, 200 A, 400 A, etc.).

2. Courant secondaire (Iₛ)

• Évaluations standards :Choisissez entre1Aou5A.
• Facteur de décision :1 A est généralement préféré pour les longs trajets de câbles entre le TC et le compteur/relais afin de minimiser les pertes de puissance.. 5 A est une norme traditionnelle et convient aux distances plus courtes.

3. Classe de précision

• Pour le comptage :ChoisirClasse 0,2, 0,5 ou 1,0. Plus le nombre est bas, plus la précision de la facturation et du suivi est élevée.
• Pour vous protéger :ChoisirClasse 5P10 ou 5P20.

Le « 5P » signifie une erreur composite de 1 % au courant nominal.

Le nombre (10 ou 20) est leFacteur limite de précision (ALF), indiquant que le TC peut maintenir une précision jusqu'à 10 ou 20 fois le courant nominal lors d'un défaut.

4. Charge (sortie nominale)

• Objectif:Assurez-vous que le CT peut alimenter les appareils connectés.
• Méthode:Calculez l'impédance totale du câblage secondaire et de tous les appareils connectés (relais, compteurs).
• Spécification:Sélectionnez un TC avec une valeur nominale VA (Volt-Amp) quidépassecette charge calculée (par exemple, 5VA, 10VA, 15VA). Si la charge est trop élevée, le scanner saturera et deviendra imprécis.

5. Tension et isolation

• Tension du système :La tension d'isolation du TC doit correspondre à la tension ligne à ligne-à-ligne du circuit primaire (par exemple, 0,72 kV, 12 kV, 24 kV).
• Taper:Pour la moyenne tension, le moulage en résine époxy-est la norme pour les appareillages de commutation intérieurs.

Tableau récapitulatif de sélection

Paramètre	Considérations clés	Spécifications communes
Courant primaire	Courant de charge maximum + marge	e.g., 100A, 400A, 800A
Courant secondaire	Distance aux appareils ; compatibilité	1A(interurbaine) ou5A(standard)
Application	Précision de facturation vs détection de défauts	0.2 / 0.5(Mesure) ou5P10 / 5P20(Protection)
Fardeau (VA)	Charge totale des relais, des compteurs et de la résistance des fils	par exemple, 5VA, 10VA, 15VA
Tension du système	Tension de fonctionnement du panneau	par exemple, 0,72 kV, 12 kV, 24 kV
Type physique	Contraintes d'espace ; Jeu de barres ou câble	Fenêtre (toroïdale), Plaie ou Barre-type

Règle empirique rapide

Taille:Faites correspondre le courant primaire à la pleine charge du transformateur.

But:Utilisez la classe 0,5 pour les compteurs ; utilisez 5P10 pour les relais de protection.

Charger:Additionnez la longueur du fil et les charges de l'appareil pour confirmer la valeur nominale VA.

 

Fonctionnalités principales par modèle

Douille montée sur carte-Type Générateur CT (BGCT)

• Spécialement-conçu pour le montage sur des traversées de bornes haute tension-de générateur et compatible avec le bus à phase isolée (IPB) à des niveaux de tension système plus élevés. Sa conception à cadre ouvert-prend en charge des empreintes de montage personnalisées, et sa structure légère constitue une alternative rentable-aux éléments préfabriqués traditionnels, avec une installation et une maintenance simplifiées.

Douille encapsulée-Type Générateur CT (MGCT)

• Conception à enfiler-pour un montage direct sur les traversées haute-tension du générateur, également adaptée aux boîtiers IPB haute-tension. La bobine entièrement encapsulée offre une excellente résistance à la poussière, à l'humidité et à la corrosion, garantissant un fonctionnement stable et à long-terme dans des environnements industriels difficiles et dangereux.

Glissement monté en extérieur-Sur bague CT (SBCT)

• Unité autonome-pour montage externe sur des traversées-haute tension de transformateurs, de disjoncteurs et de terminaisons de câbles. Aucune modification de l'équipement principal n'est requise, permettant une installation rapide et simple. Il s'agit d'une solution fiable et rentable-pour les mises à niveau de la protection du système ou des points de mesure supplémentaires dans des scénarios extérieurs à haute tension-.

Glissement extérieur pour applications spéciales-Sur bague CT (eSP)

• Une variante personnalisée de notre série-extérieure BCT, développée spécifiquement pour les disjoncteurs de puissance SP/SPS. Éprouvé sur le terrain- depuis 1980 pour les disjoncteurs jusqu'à 72 kV, c'est la solution idéale pour ajouter des TC supplémentaires pour les disjoncteurs fournis à l'origine avec un seul TC par pôle, sans nécessiter de modification de l'équipement existant.

Douille CT de type -sec montée en interne (DBCT)

• Conception d'isolation de type sec-optimisée pour une installation intégrée-dans des équipements intérieurs à haute tension-. Il peut être monté sur des traversées de disjoncteur à réservoir mort-et convient également aux armoires étanches aux intempéries-ou aux compartiments d'appareillage de commutation MC. Correctement installé, il offre des performances stables à des niveaux de tension système plus élevés, idéal pour une correspondance d'équipements sans huile et sans entretien-.

Huile montée en interne-Type Bushing CT (OBCT)

• Conçu pour une installation intégrée-dans des équipements haute tension-immergés dans l'huile. Il peut être monté sur des colliers de terre de traversées haute tension-ou à l'intérieur du réservoir de transformateurs, de disjoncteurs ou de régulateurs de tension isolés à l'huile-. Lorsqu'il est installé correctement, il s'adapte parfaitement aux niveaux de tension plus élevés, avec une excellente compatibilité avec les équipements primaires immergés dans l'huile.

 

Fonctionnalités facultatives universelles et capacités de personnalisation

• Flexibilité du bobinage et du rapport: Disponible en configurations d'enroulement Single Ratio (SR), Dual Ratio (DR) et Multi Ratio (MR). Les rapports personnalisés, les classes de précision et les courants nominaux primaires supérieurs à 8 000 A sont pris en charge, avec des conceptions adaptables pour correspondre aux caractéristiques des TC existants pour la modernisation ou les nouveaux projets.
• Optimisation des performances de base: Des noyaux espacés pour un contrôle précis de la rémanence et une réponse transitoire optimisée sont disponibles, ainsi que des coupleurs linéaires à noyau d'air pour les applications spécialisées de mesure et de protection.
• Montage et personnalisation mécanique : Des piles multicœurs-préassemblées-sont disponibles pour réduire le temps d'installation sur-site. Les ouvertures de conduits personnalisées (filetées jusqu'à 1,5" NPT, non-filetées jusqu'à 52 mm) sont prises en charge, ainsi que des solutions spéciales telles que l'installation de plusieurs-unités sur un seul poteau.
• Normes et conformité environnementale: Toutes les unités peuvent être conçues conformément aux normes internationales CEI et CSA, avec personnalisation pour les fréquences de réseau 50 Hz/60 Hz. Le modèle de type huile-prend en charge une classe de température allant jusqu'à 155 degrés pour les environnements de fonctionnement à haute-température.
• Options de livraison flexibles: Les enroulements peuvent être fournis avec des prises de test spéciales selon les besoins ; des bobines autonomes avec bornes ou câbles flexibles sont également disponibles pour répondre à divers besoins de fabrication et de maintenance sur site.