Pour les exploitants de réseaux, les intégrateurs de systèmes et les équipes d’achats techniques en électrotechnique, le choix d’un transformateur sur poteau nécessite de prendre en compte les caractéristiques électriques, la protection contre les conditions environnementales, les fonctions de sécurité, les contraintes d’installation et les exigences applicables au réseau.
Le transformateur monophasé sur poteau de TPS Elektronik est conçu sur la base des exigences ANSI/IEEE pertinentes pour les réseaux de distribution aériens. Sa conception entièrement étanche et immergée dans l’huile est disponible pour des puissances nominales de 10 kVA à 333 kVA, couvrant différentes applications de distribution pour les réseaux électriques et les installations commerciales.
La tension primaire peut être configurée jusqu’à 34,5 kV, tandis que des tensions secondaires à partir de 120 V sont disponibles. Le transformateur utilise des enroulements en cuivre et peut être équipé de composants de protection tels que des parafoudres et une soupape de décompression pour les applications de distribution en extérieur.
1. Cuve étanche et conception immergée dans l’huile
Le transformateur utilise une cuve entièrement étanche qui isole les composants internes et l’huile isolante de l’air ambiant. Cette conception contribue à limiter la pénétration d’humidité, de poussières et d’autres contaminants susceptibles d’altérer, à terme, les propriétés de l’huile isolante et de l’isolation interne.
L’huile isolante assure à la fois l’isolation électrique et le transfert thermique. La chaleur générée par le noyau et les enroulements est transférée par l’huile vers la cuve, puis dissipée vers l’environnement dans des conditions normales de fonctionnement.
Pour les applications nécessitant un autre mode d’installation, par exemple une implantation au sol, d’autres configurations de transformateurs peuvent être plus appropriées.
2. Caractéristiques électriques et possibilités de configuration
Le transformateur peut être configuré en fonction des exigences du réseau de distribution. Les caractéristiques typiques comprennent :
- Puissance nominale : 10–333 kVA
- Tension primaire (HV) : typiquement 7,2–34,5 kV
- Tension secondaire (LV) : typiquement 120–600 V
- Matériau des enroulements : cuivre en standard
Les enroulements en cuivre offrent une conductivité électrique élevée ainsi qu’une bonne tenue mécanique. Le noyau magnétique utilise des tôles en acier au silicium, une construction couramment employée dans les transformateurs de distribution afin de limiter les pertes fer.
Les valeurs réelles de rendement et de pertes dépendent de la puissance nominale sélectionnée, de la configuration des tensions et des conditions de fonctionnement. De manière générale :
- Les pertes à vide dépendent principalement de la conception du noyau et de la puissance nominale du transformateur.
- Les pertes en charge varient avec le courant et le niveau de charge.
Lorsque l’isolation galvanique constitue l’exigence principale de l’application, plutôt que la distribution de tension, un transformateur d’isolement dédié peut être envisagé.
3. Fonctions de sécurité et de protection
Le transformateur peut être équipé de composants de protection et de sécurité couramment utilisés dans les réseaux de distribution aériens :
- Parafoudres (en option) : peuvent contribuer à limiter les surtensions transitoires provoquées par la foudre ou par des manœuvres de commutation.
- Soupape de décompression : permet l’évacuation d’une surpression interne excessive dans certaines conditions de défaut définies.
- Ensemble de couvercle étanche : contribue à protéger l’huile isolante et les composants internes contre les influences environnementales.
La configuration de protection requise doit être définie en fonction des spécifications de l’exploitant du réseau, de la conception du réseau et des conditions du site d’installation.
4. Installation et manutention
Plusieurs éléments mécaniques et électriques facilitent l’installation et le raccordement du transformateur dans les systèmes de distribution sur poteau :
- Anneaux de levage : fournissent des points de levage définis pour la manutention et l’installation.
- Traversées HV et LV : assurent des points de raccordement isolés pour les conducteurs primaires et secondaires.
- Raccordement à la terre : permet l’intégration au concept de mise à la terre de l’installation.
- Plaque signalétique : identifie le transformateur et fournit les principales données électriques et techniques.
Les procédures d’installation, les distances d’isolement, la mise à la terre, le raccordement des conducteurs et les mesures de protection doivent être définis conformément aux normes applicables, aux exigences de l’exploitant du réseau et aux conditions du site.
5. Applications typiques
Les transformateurs monophasés sur poteau sont largement utilisés au niveau de la distribution pour abaisser la moyenne tension vers des niveaux de tension utilisables par les charges ou par les réseaux en aval. Les applications typiques comprennent :
- Réseaux de distribution urbains : alimentation de charges résidentielles et de petites charges commerciales.
- Électrification rurale : alimentation de charges géographiquement dispersées via des réseaux de distribution aériens.
- Distribution électrique temporaire : alimentation de chantiers ou d’installations temporaires appropriées lorsqu’une distribution sur poteau est nécessaire.
La conception du transformateur repose sur les exigences ANSI/IEEE pertinentes applicables aux transformateurs de distribution aériens et est destinée aux applications utilisant des pratiques de distribution correspondantes. L’adéquation finale dépend de la configuration spécifiée du transformateur et des exigences propres au projet.
6. Checklist RFQ pour l’approvisionnement d’un transformateur
Une demande de prix techniquement complète aide le fournisseur à évaluer la configuration requise et à préparer une offre adaptée. Une RFQ devrait généralement préciser :
- la puissance nominale en kVA
- la tension primaire
- la tension secondaire
- la fréquence, si elle est requise par la spécification du projet
- les exigences de rendement ou de pertes, lorsqu’elles sont spécifiées
- le matériau d’enroulement requis
- les accessoires requis, par exemple les parafoudres, traversées ou soupapes
- les normes ANSI/IEEE applicables
- les exigences spécifiques à l’exploitant du réseau ou au projet
La fourniture de ces paramètres dès la phase de demande de prix peut simplifier l’évaluation technique et réduire le besoin de clarifications ultérieures.
7. Questions fréquentes
Quel est l’intérêt d’une conception de transformateur entièrement étanche ?
Une conception entièrement étanche limite l’exposition directe de l’huile isolante et des composants internes à l’air ambiant. Cela peut contribuer à réduire la pénétration d’humidité et de contaminants et à maintenir des conditions d’isolation stables pendant la durée d’exploitation du transformateur.
Pourquoi utilise-t-on des enroulements en cuivre ?
Le cuivre associe une conductivité électrique élevée à une bonne résistance mécanique. Ces propriétés sont adaptées aux enroulements de transformateurs, pour lesquels les pertes électriques, le comportement thermique et les contraintes mécaniques doivent être pris en compte.
Quel est le rôle d’un parafoudre ?
Un parafoudre fournit un chemin d’écoulement vers la terre pour les surtensions transitoires. Il peut ainsi contribuer à limiter les contraintes de tension appliquées à l’isolation du transformateur et aux équipements raccordés.
Le transformateur peut-il être configuré pour différents niveaux de tension ?
Oui. Les tensions primaire et secondaire peuvent être adaptées, dans les plages spécifiées, aux exigences du réseau de distribution et de l’application.
Le transformateur est-il conforme aux normes ANSI/IEEE ?
La conception du transformateur repose sur les exigences ANSI/IEEE pertinentes applicables aux transformateurs de distribution aériens. Les normes applicables et les exigences de conformité doivent être définies pour chaque projet, car la configuration finale dépend des caractéristiques électriques spécifiées, des accessoires et des exigences de l’exploitant du réseau.
