Guide des transformateurs moyenne tension

 

 

Les transformateurs moyenne tension sont des composants fondamentaux de l’infrastructure électrique moderne. Alors quetransformateurs haute tensionsont principalement utilisés pour le transport d'énergie en gros sur de longues distances-en augmentant la puissance du générateur pour minimiser les pertes en ligne-les transformateurs moyenne tension fonctionnent au sein du réseau de distribution, convertissant l'énergie électrique d'un niveau de tension à un autre dans la plage moyenne. Cela permet une fourniture d’énergie sûre et efficace dans les systèmes industriels, commerciaux et utilitaires. Comprendre les caractéristiques, les types et les critères de sélection des transformateurs moyenne tension est donc essentiel pour les ingénieurs, les gestionnaires d'installations et les professionnels des achats impliqués dans la conception et la maintenance des systèmes électriques.

 

 

1.1 Définition

Un transformateur moyenne tension est un appareil électrique qui convertit l'énergie électrique entre des niveaux de moyenne tension-généralement la tension de distribution entrante-et des tensions inférieures adaptées aux-applications d'utilisation finale. En termes pratiques, un transformateur moyenne tension reçoit de l'énergie à des tensions allant d'environ2,4 kV à 69 kVet le réduit à des tensions d'utilisation telles que 480 V, 208 V ou d'autres niveaux requis par la charge.

Les limites de tension exactes varient légèrement en fonction de la norme que vous consultez. Selon l'ANSI (American National Standards Institute), les transformateurs moyenne tension peuvent gérer des tensions de2,4 kV jusqu'à 69 kV. L'IEEE définit les systèmes moyenne tension aux États-Unis comme allant généralement de5kV à 35kVpour la plupart des applications de distribution, avec des équipements généralement évalués à 5 kV ou 15 kV. En Europe, la norme EN 50588-1 définit les transformateurs de moyenne puissance comme ceux présentant une tension la plus élevée pour les équipements supérieurs à 1,1 kV mais n'excédant pas 36 kV.

 

1.2 Rôle dans le système de distribution d'énergie

Pour comprendre où se situent les transformateurs moyenne tension, il est utile d’imaginer la hiérarchie plus large de la distribution d’énergie :

Génération → Transmission :Les centrales électriques produisent de l'électricité à des tensions relativement basses, qui sont ensuite augmentées à des tensions élevées ou très élevées (115 kV à 765 kV) pour un transport efficace sur de longues distances.

Transport → Distribution :Dans les sous-stations, les hautes tensions sont ramenées à des moyennes tensions (généralement de 5 kV à 35 kV) pour être distribuées via des lignes d'alimentation primaires.

Distribution → Client :Les transformateurs moyenne tension assurent la transformation finale de la tension, en abaissant la tension de distribution jusqu'aux niveaux d'utilisation (par exemple, 480 V, 240 V, 120 V) pour les utilisateurs finaux-.

Dans de nombreux cas, un service public alimente une installation en moyenne tension, et l'installation possède et exploite son propre transformateur moyenne tension pour passer à la basse tension. Cet arrangement permet à l'installation de profiter des coûts énergétiques inférieurs associés au service moyenne tension et donne au propriétaire un plus grand contrôle sur la qualité de l'énergie.

1.3 Normes clés et conformité

Les transformateurs moyenne tension sont fabriqués conformément à diverses normes industrielles, notamment celles de l'IEEE et de la CEI. Aux États-Unis, les caractéristiques et fonctionnalités de la plupart des transformateurs de distribution relèventNorme IEEE C57.12.00(Exigences générales standard pour les transformateurs de distribution, de puissance et de régulation immergés dans un liquide). Cependant, de nombreuses autres normes s'appliquent à des types et applications spécifiques de transformateurs :

• IEEE C57.12.01 :Exigences générales standard pour la distribution de type sec-et les transformateurs de puissance
• IEEE C57.12.34 :Exigences pour les transformateurs de distribution-montés sur socle, compartimentés-, auto-refroidis, triphasés-
• IEEE C57.12.28/29 :Pad-Intégrité du boîtier de l'équipement monté
• CEI 60076 :Série de normes internationales pour les transformateurs de puissance, y compris les transformateurs de moyenne puissance
• NEMA TP-1 :Guide pour déterminer l'efficacité énergétique des transformateurs de distribution
• DOE 10 CFR Partie 431 :Normes d'efficacité énergétique du Département américain de l'énergie pour les transformateurs de distribution

Pour les installations aux États-Unis, le respect desCode national de l'électricité (NFPA 70)est également obligatoire. Au Canada, leCode canadien de l'électricité (CCE)s'applique.

 

 

 

Tous les transformateurs moyenne tension ne sont pas égaux. Le choix du type de transformateur a de profondes implications en termes de coût, de sécurité, d'exigences d'installation et de fiabilité à long terme.

 

2.1 Liquide-Type immergé ou sec-

Il s’agit de la distinction la plus fondamentale parmi les transformateurs moyenne tension.

Les compromis-entre ces deux familles sont importants :

Attribut	Liquide-Immergé	Type sec-
Risque d'incendie	Plus élevé-exige une protection incendie pour une utilisation en intérieur	Faible-adapté à une installation en intérieur
Efficacité du refroidissement	Excellent (l'huile conduit bien la chaleur)	Modéré (dépend de la circulation de l'air)
Entretien	Tests d'huile et filtration périodiques requis	Faible entretien
Espérance de vie	30 à 40 ans typique	20 à 30 ans typique
Applications typiques	Sous-stations extérieures, distribution de services publics	Installations intérieures, bâtiments commerciaux
Coût initial	Généralement inférieur pour la même note	Généralement plus élevé pour la même note
Risque environnemental	Les fuites d’huile peuvent contaminer le sol	Pas de liquide, pas de risque de déversement

 

2.2 Transformateurs de sous-station

2.3 Transformateurs montés sur socle-

Transformateurs montés sur-pôles 2,4

2.5 Transformateurs en résine coulée

 

 

 

La construction physique du noyau d'un transformateur détermine son efficacité, ses pertes et ses caractéristiques de performance.

3.1 Matériaux de base

Le noyau sert de chemin magnétique pour le transfert d'énergie entre les enroulements primaire et secondaire. Ses propriétés matérielles influencent directement les-pertes à vide (pertes dans le noyau), l'efficacité et l'augmentation de la température.

Acier au silicium-à grains orientés (GOSS)reste le matériau de base le plus largement utilisé pour les transformateurs moyenne tension. Il offre une perméabilité magnétique élevée et de faibles pertes par courants de Foucault. GOSS est conçu avec une orientation de grain privilégiée qui aligne les domaines magnétiques avec la direction du flux magnétique, maximisant ainsi l'efficacité.

Alliages métalliques amorphessont apparus comme une alternative aux transformateurs de distribution-économes en énergie. Ces matériaux offrent des pertes de fer ultra-faibles-généralement 70 % à 80 % inférieures à celles de l'acier au silicium conventionnel-mais à un coût de matériau plus élevé. Ils sont particulièrement intéressants pour les transformateurs qui fonctionnent à faibles charges pendant des périodes prolongées.

Alliages magnétiques doux nanocristallinsprésentent d'excellentes propriétés magnétiques à hautes fréquences et sont principalement utilisés dans les transformateurs électroniques ou à usage spécial- plutôt que dans les unités de distribution 50/60 Hz conventionnelles.

 

 

 

La sélection du bon transformateur commence par la compréhension de ses caractéristiques fondamentales.

4.1 Tensions nominales

Chaque transformateur moyenne tension a deux tensions nominales critiques : la tension primaire (côté entrée) et la tension secondaire (côté sortie). Par exemple, un transformateur de 13,8 kV / 480 V reçoit 13,8 kV côté primaire et délivre 480 V côté secondaire.

Les transformateurs ont également un niveau d'impulsion de base (BIL), qui représente la tension de crête que l'isolation peut supporter lors d'un coup de foudre ou d'une surtension de commutation. Pour les transformateurs moyenne tension, les valeurs BIL vont de 60 kV à 150 kV ou plus, selon la classe de tension et l'application.

Valeurs nominales de 4,2 kVA

La valeur nominale en kVA (kilovolt-ampère) d'un transformateur indique sa capacité de puissance apparente-la quantité de courant qu'il peut transporter sans surchauffe. Les tailles kVA standard des transformateurs moyenne tension triphasés-incluent :30, 45, 75, 112,5, 150, 225, 300, 500, 750, 1 000, 1 500, 2 000 et 2 500 kVA.

Il est essentiel de choisir la bonne valeur kVA. Un transformateur sous-dimensionné surchauffera, réduisant la durée de vie de l’isolation et pouvant provoquer une panne prématurée. Un transformateur surdimensionné augmente le coût initial et peut fonctionner de manière inefficace à des charges légères, car des pertes dans le noyau existent quelle que soit la charge.

4.3 Échauffement et classes d'isolation

Les transformateurs sont répertoriés avec un indice d'échauffement-généralement de 80 degrés, 115 degrés ou 150 degrés -, ce qui indique dans quelle mesure la température du transformateur s'élèvera au-dessus de la température ambiante à pleine charge. Un transformateur avec une élévation de 80 degrés fonctionne à une température nettement plus froide qu'un transformateur conçu pour une élévation de 150 degrés, ce qui peut se traduire par une durée de vie de l'isolation plus longue et une meilleure efficacité, mais également par un coût initial plus élevé.

Les classes d'isolation (Classe A à 105 degrés, Classe B à 130 degrés, Classe F à 155 degrés, Classe H à 180 degrés) définissent la température de fonctionnement maximale à laquelle les matériaux isolants peuvent résister sans dégradation significative.

 

 

 

La façon dont les enroulements d'un transformateur sont connectés détermine ses performances en cas de charges déséquilibrées, d'harmoniques et de défauts à la terre.

5.1 Types de connexion de base

Il y a trois fondamentauxconnexion d'enroulementschémas :

Connexion étoile (étoile) (Y) :Une extrémité de chaque enroulement de phase est reliée ensemble en un point commun (le neutre). Une connexion en étoile fournit un point neutre qui peut être mis à la terre.

Connexion triangle (D) :Les phases sont connectées en boucle fermée, sans point neutre. Les connexions triangle sont intrinsèquement équilibrées et fournissent un chemin pour les courants homopolaires-.

Connexion en zigzag (Z) :Connexion spécialisée utilisée principalement pour mettre à la terre les transformateurs ou les transformateurs de plus petite puissance. Les connexions en zigzag sont généralement utilisées uniquement du côté secondaire.

 

5.2 Notation des groupes de vecteurs

Le groupe vectoriel d'un transformateur décrit la configuration des enroulements et la relation de phase entre les tensions primaire et secondaire. La notation suit un format standard :

La première lettre (majuscule) indique la connexion de l'enroulement primaire : D pour triangle, Y pour étoile, Z pour zigzag.

La deuxième lettre (minuscule) indique la connexion de l'enroulement secondaire.

Un "n" indique que le point neutre est mis en évidence.

Le nombre indique le déphasage en notation d'horloge-heure (multipliez par 30 degrés pour obtenir des degrés de décalage).

5.3 Comparaison de Dyn11 et Yyn0

Deux groupes de vecteurs dominent les applications de distribution :Dyna11etYyn0.

Dyna11comprend un primaire connecté en triangle (D) et un secondaire connecté en étoile avec neutre (yn), avec un déphasage de 330 degrés (11 sur l'horloge). Le primaire delta fournit un chemin de circulation pour les courants homopolaires et piège les harmoniques triples (3e, 9e, etc.), les empêchant de se refléter dans le réseau d'alimentation. Dyn11 gère également exceptionnellement bien les charges déséquilibrées, ce qui en fait le choix préféré pour les systèmes de distribution modernes avec des charges non-linéaires telles que les ordinateurs, l'éclairage LED et les variateurs de fréquence.

Yyn0comprend un primaire connecté en étoile (Y) et un secondaire connecté en étoile avec neutre (yn), avec déphasage nul. L'étoile primaire n'a pas de chemin de retour pour les courants homopolaires -. Par conséquent, des harmoniques triples peuvent apparaître sur la tension primaire et des charges déséquilibrées peuvent provoquer un décalage du neutre, conduisant à des déséquilibres de tension de phase. Yyn0 est généralement limité aux applications avec un contenu harmonique minimal et des charges équilibrées. Il existe une contrainte supplémentaire : dans les transformateurs Yyn0, le courant de ligne neutre ne doit pas dépasser 25 % du courant nominal de l'enroulement secondaire, alors que le Dyn11 peut en supporter jusqu'à 75 %.

En bref, pour la plupart des applications modernes-en particulier celles impliquant des charges non-linéaires, des centres de données, des installations industrielles ou toute installation avec des-charges monophasées importantes-Dyn11 est le groupe de vecteurs de choix.

 

Le dimensionnement correct d’un transformateur est l’une des décisions les plus importantes dans la conception d’un système électrique. Des erreurs à ce stade peuvent conduire à des années d’inefficacité ou à un échec prématuré.

6.1 Procédure de dimensionnement étape par étape-par-

Étape 1 : Calculez la puissance totale de la charge.Compilez un inventaire de toutes les charges connectées en aval des moteurs du transformateur-, de l'éclairage, du CVC, des équipements de bureau et des machines de production.

Étape 2 : Appliquer des facteurs de simultanéité.Toutes les charges ne fonctionnent pas simultanément à pleine capacité. Un facteur de diversité (généralement de 0,7 à 0,9) rend compte de cette réalité.

Étape 3 : Tenir compte des courants de démarrage du moteur.Les charges inductives comme les moteurs consomment 3 à 7 fois leur courant de fonctionnement normal au démarrage. Le transformateur doit avoir une capacité suffisante pour gérer ces courants d'appel sans chute de tension excessive.

Étape 4 : Appliquez une marge de sécurité.Ajoutez 20 à 30 % de capacité supplémentaire pour s'adapter aux fluctuations de charge et à l'expansion future.

Étape 5 : Calculez la capacité du transformateur.Utilisez la formule :

Capacité du transformateur (kVA)=Puissance de charge totale (kW) ÷ Facteur de puissance × Marge de sécurité

Les facteurs de puissance typiques vont de 0,8 à 0,95 pour la plupart des charges industrielles et commerciales.

Étape 6 : Sélectionnez la taille standard suivante.Arrondissez au chiffre kVA standard le plus proche de la liste de la section 4.2.

 

6.2 Considérations environnementales et d'application

Le calcul de la taille n'est que le début. Plusieurs autres facteurs influenceront votre sélection finale :

• Environnements à haute température :Pour les installations à températures ambiantes élevées ou à plus de 1 000 mètres d'altitude, réduisez la capacité nominale de 5 à 20 % en raison d'une diminution de l'efficacité du refroidissement et de l'isolation.
• Contenu harmonique :Les systèmes avec des charges non linéaires-importantes (variateurs de fréquence, systèmes UPS, éclairage LED, ordinateurs) peuvent nécessiter un transformateur avec unÉvaluation du facteur K-pour gérer le chauffage harmonique sans déclassement.
• Environnement d'installation :Les transformateurs de type sec-sont généralement préférés pour les installations intérieures où la sécurité incendie est une préoccupation. Les unités immergées dans un liquide-sont plus rentables-pour les installations extérieures avec un espace et un confinement adéquats.
• Charges de choc :Pour les charges telles que les soudeuses ou les compresseurs qui imposent des demandes de courant soudaines et élevées, augmentez la capacité de 10 à 30 %.

 

6.3 Normes d’efficacité et d’énergie

Efficacité énergétiqueest devenu un facteur de plus en plus important dans la sélection d'un transformateur, en raison à la fois des coûts d'exploitation et des exigences réglementaires.

Aux États-Unis, leDépartement de l'Énergie (DOE)ont établi des normes d'efficacité obligatoires pour les transformateurs de distribution, en vigueur le 1er janvier 2016, en vertu de la loi 10 CFR Part 431. Ces normes, qui s'appliquent à tout transformateur de distribution fabriqué à compter de cette date et vendu dans n'importe quel État américain, sont basées sur l'efficacité mesurée à35 % de charge-reflétant des recherches montrant que la plupart des transformateurs de distribution fonctionnent en moyenne à environ 35 % de leur capacité nominale.

Pour les applications exigeant la plus haute efficacité,NEMA Premiumles transformateurs à haut rendement offrent des pertes environ 30 % inférieures aux exigences du DOE 2016. Même si le surcoût initial peut être important, la période d’amortissement grâce à la réduction des pertes d’énergie est souvent intéressante pour les transformateurs chargés en continu.

 

6.4 Impédance

Impédance du transformateur(exprimé en pourcentage) détermine dans quelle mesure le transformateur limite le courant de défaut et quelle chute de tension se produit sous charge. Les transformateurs de distribution standard ont généralement des impédances allant de 2 % à 8 %. Une impédance plus élevée réduit le courant de défaut et protège les équipements en aval, mais augmente la chute de tension.

 

 

 

Une installation correcte est essentielle à la sécurité, aux performances et à la longévité du transformateur. Une installation qui ne répond pas aux exigences du code peut entraîner une surchauffe, des risques électriques, des échecs d'inspection et des responsabilités juridiques potentielles.

7.1 Dégagement et espace de travail

Le Code national de l'électricité (NEC) exige un espace de travail adéquat autour des équipements électriques pour permettre un fonctionnement, une maintenance et une inspection rapides et sûrs. Les principales exigences comprennent :

• Hauteur minimale de l’espace de travail libre :2,0 m (6,5 pi)
• Largeur minimale de l'espace de travail libre :914 mm (3 pi)
• Dégagement avant :Minimum 3 pieds (0,9 m) devant les enceintes du transformateur pour l'inspection et l'entretien
• Dégagement de ventilation :Généralement 150 à 300 mm (6 à 12 pouces) autour des surfaces ventilées pour les transformateurs de type sec- afin de permettre une circulation d'air sans entrave

Pour les transformateurs-montés sur socle, les exigences d'espacement spécifiques dépendent de l'installation. Le NEC ne prescrit pas toujours les dégagements à gauche, à droite et à l'arrière en termes explicites, mais les codes locaux et les instructions du fabricant doivent être suivis. FM Global, par exemple, exige 25 pieds entre les transformateurs remplis d'huile minérale-, bien que cette exigence tombe à zéro pour les transformateurs utilisant des fluides moins-inflammables.

7.2 Séparation des compartiments

Pour les installations moyenne tension, les compartiments moyenne tension et basse tension doivent être séparés par une barrière en acier qui s'étend sur toute la hauteur et la profondeur des compartiments. Les deux compartiments doivent être construits en tôle d'acier répondant aux exigences ANSI.

7.3 Mise à la terre

Une mise à la terre appropriée est essentielle pour la sécurité et la protection des équipements. La résistance de mise à la terre doit généralement être maintenue àInférieur ou égal à 10 ohms. Le neutre du transformateur (le cas échéant) doit être correctement mis à la terre conformément à la conception du système et aux codes applicables. Les exigences de mise à la terre sont détaillées dans l’article 250 du NEC.

7.4 Protection contre l'incendie

Pour les transformateurs à huile-installés à l'intérieur ou à proximité de bâtiments, des mesures de protection incendie peuvent être nécessaires. Ceux-ci peuvent inclure :

• Murs ou barrières coupe-feu-
• Systèmes d'extinction automatique d'incendie
• Confinement des hydrocarbures (bassins de confinement des déversements ou fosses de confinement des hydrocarbures)
• Systèmes de déluge d'eau automatiques pour les grandes installations

Le type de fluide utilisé dans le transformateur affecte également les exigences en matière de protection incendie. Les transformateurs remplis de fluides moins-inflammables ou biodégradables peuvent bénéficier de dégagements réduits et de mesures de protection incendie simplifiées.

 

 

 

La protection d'un transformateur moyenne tension nécessite une approche coordonnée qui s'attaque à la fois aux défauts internes et aux perturbations externes du système.

8.1 Protection contre les surintensités

Les exigences NEC pour la protection contre les surintensités du transformateur dépendent de l'impédance du transformateur. Pour les transformateurs avec une impédance de 6 % ou moins, le NEC exige une protection primaire et secondaire. Le fusible primaire ne doit pas dépasser 300 % du courant primaire à pleine charge (FLA), et le dispositif de surintensité secondaire à 480 V ne doit pas dépasser 125 % du FLA secondaire.

8.2 Fusibles et disjoncteurs

Le choix entre des fusibles et des disjoncteurs pour la protection des transformateurs implique des compromis :

Dans de nombreux réseaux de distribution, une approche combinée est utilisée : des fusibles du côté primaire pour la protection contre les courts-circuits-, combinés à un disjoncteur principal-basse tension qui offre une protection contre les surcharges.

 

 

 

 

 

Même le transformateur le plus fiable nécessite un entretien régulier pour atteindre sa durée de vie complète. Un programme de maintenance-bien conçu peut prolonger la durée de vie du transformateur de 20 à 30 ans typiques à 40 ans ou plus.

9.1 Maintenance prédictive

La maintenance prédictive utilise des outils de diagnostic pour identifier les problèmes potentiels avant qu'ils n'entraînent une panne.

• Analyse des gaz dissous (DGA):L'outil le plus puissant pour évaluer l'état des transformateurs immergés dans l'huile. En analysant les gaz dissous dans l'huile isolante -hydrogène, méthane, acétylène, éthylène-les techniciens peuvent détecter des problèmes tels que la surchauffe, les arcs électriques et la rupture de l'isolation. Le DGA régulier fournit une alerte précoce en cas de développement de défauts et aide à prioriser les activités de maintenance.
• Thermographie infrarouge (balayage IR) :L'imagerie thermique détecte les points chauds qui indiquent des connexions desserrées, des joints à haute résistance-, une surcharge ou une isolation défaillante. Pour les transformateurs de type compartiment-, l'IR peut parfois détecter un échauffement anormal de contacts dégradés ou d'autres dysfonctionnements provoquant une élévation de température sur les surfaces externes.
• Surveillance des décharges partielles (PD) :Les décharges partielles sont des indicateurs précoces de détérioration de l'isolation. La surveillance des DP utilise des capteurs pour détecter les décharges électriques se produisant dans le système d'isolation du transformateur avant qu'elles ne dégénèrent en pannes totales.

9.2 Entretien préventif

La maintenance préventive suit un calendrier fixe pour remédier à l’usure normale.

• Échantillonnage et test réguliers de l’huile :Les tests de tension de claquage mesurent la force isolante de l'huile ; un BDV faible indique une contamination ou de l'humidité. La teneur en humidité doit être mesurée à l'aide du titrage Karl Fischer et maintenue dans des limites acceptables.
• Inspection des bagues :Inspection visuelle des fissures, de l’accumulation de saleté et des dommages. Les tests de capacité et de tan delta évaluent l’état de l’isolation des traversées.
• Entretien du changeur de prises :Pour les transformateurs équipés de changeurs de prises en charge (OLTC), le niveau d'huile doit être vérifié, les contacts inspectés pour déceler les dépôts de carbone et nettoyés, et l'huile remplacée si elle est contaminée.
• Contrôles d'étanchéité et détection de fuites :Les fuites d’huile doivent être identifiées et réparées rapidement pour maintenir l’intégrité de l’isolation et prévenir la contamination de l’environnement.

9.3 Fréquences d'inspection

Bien que les fréquences spécifiques dépendent de la criticité du transformateur et de l'environnement d'exploitation, les directives générales comprennent :

• Inspections visuelles :Mensuel à trimestriel, en se concentrant sur les niveaux d'huile, les fuites, les bruits inhabituels et l'état général
• Thermographie infrarouge :Annuellement, ou plus fréquemment pour les transformateurs critiques
• Prélèvement d'huile et DGA :Annuellement pour les installations standards ; semestriel-par an pour les transformateurs critiques ou fortement chargés
• Tests électriques (résistance d'isolement, rapport de spire, résistance d'enroulement) :Tous les 2 à 5 ans
• Révision complète :Tous les 10 à 15 ans pour les gros transformateurs de puissance

 

 

 

Les transformateurs moyenne tension servent une gamme d'applications remarquablement diversifiée.

10.1 Installations industrielles

Dans les usines de fabrication et les usines, les transformateurs moyenne tension alimentent les gros moteurs, machines et équipements nécessitant des niveaux de tension plus élevés pour des performances optimales. Les industries telles que l'automobile, la transformation chimique, l'exploitation minière et la fabrication de l'acier exploitent généralement leurs propres systèmes de distribution moyenne tension, avec des transformateurs abaissant la tension du secteur jusqu'à la tension de distribution de l'usine, et des transformateurs supplémentaires réduisant encore les niveaux d'utilisation des machines.

10.2 Bâtiments commerciaux

Les complexes de bureaux, les centres commerciaux, les hôpitaux, les hôtels et autres établissements commerciaux dépendent de transformateurs moyenne tension pour l'éclairage, le CVC, les ascenseurs et d'autres charges électriques essentielles. Les grands bâtiments commerciaux reçoivent souvent un service primaire à moyenne tension (généralement 13,8 kV ou 4,16 kV), descendant à 480 V pour la distribution dans tout le bâtiment, avec des transformateurs basse tension supplémentaires-desservant des charges de 120/208 V.

10.3 Sous-stations de services publics

Les services publics d’électricité utilisent des transformateurs moyenne tension pour abaisser la tension des lignes de transport à des niveaux inférieurs adaptés à la distribution aux clients résidentiels et commerciaux. Ces transformateurs appartenant aux services publics forment l'épine dorsale du système de distribution.

10.4 Systèmes d'énergie renouvelable

Les parcs solaires et éoliens intègrent des transformateurs moyenne tension pour connecter l’électricité produite au réseau. À mesure que les énergies renouvelables continuent de croître, la demande de transformateurs moyenne tension conçus spécifiquement pour ces applications-y compris des conceptions qui gèrent le flux d'énergie bidirectionnel et de larges fluctuations de tension-a considérablement augmenté.

10.5 Centres de données

Les centres de données font partie des applications les plus exigeantes en matière de transformateurs moyenne tension. Ils nécessitent une fiabilité extrêmement élevée (souvent une redondance N+1 ou 2N), une excellente qualité d'alimentation et un rendement élevé grâce à un fonctionnement continu. La plupart des centres de données utilisent un service moyenne tension (souvent 13,8 kV ou 15 kV) ramené à 480 V, avec des transformateurs secondaires alimentant les systèmes UPS et les unités de distribution d'énergie.

10.6 Établissements de santé

Les hôpitaux et les établissements de santé utilisent des transformateurs moyenne tension pour alimenter plusieurs tableaux basse tension-, avec des transformateurs séparés desservant les branches critiques, les branches de sécurité des personnes et les branches électriques normales pour garantir que les systèmes essentiels restent opérationnels dans tout scénario de panne.

 

 

 

Travailler avec des transformateurs moyenne tension exige le strict respect des protocoles de sécurité. Ces appareils transportent des tensions élevées et présentent des risques électriques importants :

• Uniquement du personnel qualifiédoit manipuler ou travailler sur des transformateurs moyenne tension.
• Toujours mettre hors tension-le transformateur et vérifiez le zéro de tension avant de vous en approcher.
• Mettre le transformateur à la terreaprès la-mise hors tension et avant d'effectuer tout travail.
• Maintenir des distances d’approche appropriéesen fonction du niveau de tension.
• Utiliser un équipement de protection individuelle (EPI) appropriéévalué pour le courant de défaut disponible.
• Suivre les procédures de verrouillage/étiquetage (LOTO)comme l'exigent les réglementations OSHA.

 

 

 

Le coût total de possession d’un transformateur moyenne tension s’étend bien au-delà du prix d’achat initial.

Coût d'approvisionnement initialvarie considérablement selon le type : les transformateurs de type sec-coûtent généralement plus cher que les unités à immersion dans un liquide-de même valeur nominale, tandis que les unités à haut rendement-à haut rendement ont un prix plus élevé que les modèles à rendement-standard.

Frais d'installationinclure la préparation du site, la dalle ou les fondations en béton, les connexions électriques, la mise à la terre, la protection incendie (si nécessaire) et les considérations relatives aux dégagements pour un accès futur.

Pertes d'énergiereprésentent les coûts d’exploitation permanents les plus importants. Aucune-perte de charge (pertes de base) n'est présente 24 heures sur 24, 365 jours par an, quelle que soit la charge. Les pertes de charge (pertes de cuivre) varient avec le carré du courant de charge. Pour un transformateur qui fonctionne en continu à des charges modérées, les pertes d'énergie sur une durée de vie de 30-ans peuvent dépasser de loin le prix d'achat initial. Investir dans un transformateur à plus haut rendement et avec moins de pertes génère souvent des rendements financiers intéressants.

Frais d'entretiendépendent du type de transformateur (le liquide-immergé nécessite des tests d'huile réguliers, le type sec-en nécessite moins), l'emplacement d'installation et la criticité des opérations.

Coûts d'élimination ou de recyclage en fin de vie-de-peut être important pour les transformateurs-immergés dans l'huile, en particulier ceux contenant de l'huile contaminée ou des biphényles polychlorés (PCB) dans les unités plus anciennes.

 

 

 

Les transformateurs moyenne tension sont une technologie durable-vieille de plus d'un siècle, mais qui évolue continuellement pour répondre aux nouvelles exigences en matière d'efficacité, de fiabilité et de performances environnementales. Ils constituent le lien entre le réseau de transport à haute tension-et les systèmes à basse tension-qui alimentent notre monde.

La sélection, l'installation et l'entretien de ces transformateurs sont une entreprise multidisciplinaire qui nécessite une compréhension des principes électriques, des codes de sécurité, des considérations mécaniques et des compromis économiques. Un transformateur moyenne tension bien-bien choisi, correctement installé et entretenu avec diligence fournira des décennies de service fiable. Une unité sous-dimensionnée, mal utilisée ou négligée peut devenir une source persistante de problèmes, augmentant les coûts énergétiques, perturbant les opérations et créant des risques pour la sécurité.

Que vous conceviez une nouvelle installation, remplaciez un équipement vieillissant ou cherchiez simplement à mieux comprendre les transformateurs de votre système existant, les principes décrits dans ce guide fournissent un cadre pour prendre des décisions judicieuses. Faites attention aux détails-les tensions nominales, le groupe vectoriel, la classe d'isolation, les dégagements, le calendrier de maintenance-et votre transformateur moyenne tension vous récompensera avec un service silencieux, efficace et à long terme-.