La spécification d’un transformateur sec 20 kV ne consiste pas seulement à faire correspondre les tensions et les puissances nominales. La coordination de l’isolement et les réglages de prises utilisables déterminent si le choix convient à votre réseau.
Pour les évaluateurs techniques, la première décision consiste à vérifier que la tension la plus élevée pour le matériel, les niveaux de tenue diélectrique et la plage de réglage correspondent aux conditions d’exploitation documentées.
Pour un réseau nominal de 20 kV, une classe de matériel de 24 kV constitue un point de départ courant fondé sur les normes IEC, sous réserve de la tension maximale réelle de fonctionnement du réseau.
Toutefois, cette classification, pas plus qu’une plage de prises standard de ±5 %, ne prouve à elle seule que le transformateur convient. Avant d’approuver une offre, confirmez les exigences applicables, les scénarios de tension et les justificatifs d’essai correspondants.
Quelle tension doit déterminer la spécification d’isolement ?
Commencez par distinguer la tension nominale du réseau, la tension nominale de l’enroulement et la tension la plus élevée pour le matériel, désignée par Um. Ces valeurs ont des fonctions différentes et doivent être indiquées séparément.
La tension nominale du réseau décrit celui-ci. La tension nominale de l’enroulement définit le rapport du transformateur. Um identifie la classe de tension du matériel utilisée pour sélectionner les exigences d’isolement pertinentes.
Un transformateur de rapport 20/0,4 kV peut donc nécessiter une classe d’isolement de 24 kV sur son enroulement haute tension. Le rapport indiqué sur la plaque signalétique ne suffit pas à établir l’adéquation diélectrique.
Demandez au gestionnaire de réseau la tension maximale de fonctionnement, le régime de mise à la terre, les surtensions temporaires prévues et les exigences de raccordement. Ces éléments contribuent à la coordination de l’isolement et évitent que des hypothèses ne deviennent des spécifications.
Définissez également l’altitude d’installation, le niveau de pollution, l’humidité et les conditions de l’enveloppe. Les conditions du site peuvent influer sur les distances d’isolement externes et le refroidissement, même si les niveaux de tenue des enroulements restent inchangés.
Pour les installations situées au-dessus de l’altitude de référence de la norme, demandez au fabricant d’indiquer les corrections applicables. L’augmentation des distances d’isolement et les considérations thermiques peuvent toutes deux influer sur la conception proposée.
Quels niveaux d’isolement devez-vous demander ?
Pour de nombreuses spécifications fondées sur les normes IEC et utilisant Um = 24 kV, une combinaison courante est une tenue à fréquence industrielle de 50 kV et une tenue aux chocs de foudre de 125 kV sur l’enroulement haute tension.
Considérez ces valeurs comme un point de départ pour la spécification. Confirmez les niveaux retenus au regard de l’édition IEC applicable, des exigences du gestionnaire de réseau local et de l’étude de coordination de l’isolement du projet.
Indiquez la tenue à fréquence industrielle en kilovolts efficaces (RMS) et la tenue aux chocs de foudre en kilovolts crête. L’absence de cette distinction rend difficile la comparaison fiable de valeurs fournisseurs apparemment similaires.
L’essai à fréquence industrielle évalue l’isolement sous une tension d’essai AC prescrite et pendant une durée définie. Il n’autorise pas une exploitation continue à cette tension d’essai.
L’essai aux chocs de foudre évalue la réponse à une onde de choc normalisée, généralement exprimée sous la forme 1.2/50 microsecondes. Il concerne des contraintes électriques différentes de celles évaluées par l’essai à fréquence industrielle.
Spécifiez les exigences d’isolement pour les deux enroulements et les bornes concernées. Une seule valeur de tenue aux chocs de foudre côté haute tension ne définit pas suffisamment l’isolement basse tension ni la disposition des bornes pour permettre l’approbation.
Demandez au fournisseur de préciser séparément les exigences relatives aux essais à tension appliquée, à tension induite et aux chocs de foudre. Ces procédures sollicitent des trajets d’isolement différents et ne doivent pas être considérées comme interchangeables.
Appliquez l’IEC 60076-11 aux exigences relatives aux transformateurs secs, ainsi que les dispositions diélectriques applicables de l’IEC 60076-3. Suivez les principes de l’IEC 60071 lorsque le projet exige une coordination de l’isolement.
Si l’approvisionnement relève des exigences IEEE, précisez explicitement les documents pertinents. Évitez de mélanger la terminologie d’isolement IEC et les exigences IEEE relatives au niveau de base des chocs de foudre sans vérifier leur équivalence technique.
Pourquoi une tenue aux chocs supérieure ne suffit-elle pas à conclure l’évaluation ?
Le niveau de tenue d’un transformateur n’est qu’un élément de son dispositif de protection. Les caractéristiques des parafoudres, la géométrie de l’installation et l’exposition du circuit d’arrivée influent également sur les contraintes réelles aux bornes.
Évaluez les niveaux de protection des parafoudres en tenant compte de la longueur des conducteurs de raccordement et des dispositions de mise à la terre. Des conducteurs longs peuvent augmenter considérablement la tension atteignant les bornes du transformateur lors de surtensions à front raide.
Les installations alimentées par câbles méritent également une attention particulière, car les manœuvres de commutation et les réflexions d’ondes peuvent créer des conditions transitoires exigeantes. Discutez des applications de commutation sous vide avec les fournisseurs du transformateur et de l’appareillage de coupure.
Lorsque les contraintes de commutation le justifient, demandez une évaluation des phénomènes transitoires et des recommandations de mesures d’atténuation appropriées. Selon les conclusions, la protection peut inclure des parafoudres ou d’autres dispositifs de limitation conçus à cet effet.
N’augmentez pas automatiquement les niveaux d’isolement pour compenser une conception de protection qui n’est pas définie. Déterminez les contraintes et les marges de protection attendues, puis sélectionnez les valeurs de tenue appropriées pour le matériel.
Les résultats des essais de décharges partielles sont également importants pour l’isolement en résine coulée. Demandez la séquence d’essai prescrite, le seuil d’acceptation, les résultats mesurés et la configuration d’essai définis par la norme contractuelle applicable.
Un faible niveau de décharges partielles contribue à l’évaluation de la qualité de l’isolement, mais ne remplace ni les essais aux chocs de foudre, ni les distances d’installation correctes, ni la coordination avec le système de protection du réseau.
De quelle plage de prises le réseau a-t-il réellement besoin ?
Déterminez les exigences relatives aux prises à partir de la plage de tension primaire prévue et de la plage admissible de tension secondaire. Tenez compte de la régulation de tension du transformateur et des chutes de tension des départs en aval dans des conditions de charge réalistes.
À titre d’exemple, un enroulement de 20 kV avec un réglage de ±5 % par pas de 2.5 % offre cinq tensions nominales de prise : 19, 19.5, 20, 20.5 et 21 kV.
Lorsque la tension d’alimentation réelle est de 21 kV, la sélection de la prise nominale de 21 kV rétablit approximativement la tension secondaire nominale. Cela suppose que le rapport spécifié est respecté et que le transformateur fonctionne à vide.
À l’inverse, la sélection d’une prise primaire nominale plus basse sous la même tension d’alimentation augmente la tension secondaire. Demandez un schéma de raccordement, car la numérotation et le repérage des prises peuvent varier.
La relation approximative à vide est la suivante : la tension secondaire est égale à la tension primaire réelle multipliée par la tension secondaire nominale, puis divisée par la valeur de la tension primaire nominale de la prise sélectionnée.
Ces exemples expliquent le réglage du rapport, et non des tensions de fonctionnement garanties. Sous charge, la tension secondaire dépend également de l’impédance du transformateur, du facteur de puissance de la charge et du circuit de distribution en aval.
Modélisez au minimum les situations suivantes : alimentation minimale avec demande maximale, alimentation maximale avec faible charge et alimentation normale avec demande typique. Tenez compte de l’injection de production lorsque cela est pertinent pour l’exploitation.
Une installation d’énergie renouvelable peut connaître une hausse de tension lors de l’injection de production. Une usine peut subir une baisse de tension au démarrage des moteurs ou en cas de charges concentrées sur de longs départs de distribution.
Si un seul réglage fixe ne permet pas de satisfaire tous les scénarios, réexaminez la stratégie de régulation. Une plage de prises plus étendue n’est utile que si la fréquence des réglages et les procédures d’exploitation sont adaptées aux variations de tension.
Les prises peuvent-elles être modifiées lorsque le transformateur est sous tension ?
De nombreux transformateurs secs de distribution utilisent des prises hors tension réglables au moyen de barrettes ou d’un sélecteur adapté. Cette configuration offre une certaine souplesse lors de la mise en service, mais ne permet pas une régulation automatique de la tension.
Précisez si le projet nécessite un réglage hors tension ou un régleur en charge. Ne déduisez jamais la capacité de commutation de la seule présence de plusieurs positions de prises dans une fiche technique.
Pour un réglage hors tension, exigez l’isolement de toutes les sources d’alimentation possibles, y compris tout réalimentage par le secondaire, puis l’application de la procédure de sécurité prescrite. Respectez les instructions du fabricant concernant les connexions et le serrage.
Demandez la puissance nominale et le courant admissible à chaque prise. Ne supposez pas que la puissance nominale indiquée sur la plaque s’applique de manière identique à toutes les positions sans confirmation du fabricant.
Vérifiez également le rapport maximal tension/fréquence en fonctionnement au réglage prévu. Une prise inadaptée associée à une tension d’alimentation élevée ou à une fréquence réduite peut accroître l’excitation du noyau magnétique.
Le réglage approuvé doit donc respecter simultanément les limites de tension secondaire, de courant et d’excitation. Un simple calcul de rapport ne suffit pas à démontrer que les performances thermiques et magnétiques en service sont acceptables.
Comment comparer les données produit des fournisseurs ?
Distinguez les valeurs garanties du transformateur proposé des informations générales du catalogue. La description d’une gamme de produits peut couvrir différentes classes de tension, puissances, configurations de refroidissement et accessoires en option.
À titre de référence pour sa gamme, les informations produit fournies par Jinshida comprennent letransformateur de distribution sec en résine coulée 33 kV, dont la description mentionne une construction en résine coulée, des enroulements en cuivre, une protection thermique et des paramètres électriques configurables.
Cette offre de tension supérieure permet de cerner les questions à poser au fournisseur. La tenue aux chocs de 175 kV indiquée ne définit pas les exigences d’isolement d’une offre 20 kV.
Les données fournies comprennent également des descriptions de tension et des plages de puissance différentes. Demandez une fiche technique spécifique au projet qui clarifie ces différences avant d’utiliser ces informations pour l’acceptation technique.
Remplacez les notations de prises ambiguës par un tableau explicite indiquant chaque tension nominale de prise, le pas de réglage, la position de raccordement et la puissance disponible. Les offres concurrentes seront ainsi directement comparables.
De même, considérez comme conditionnelle la capacité de surcharge de 120 % indiquée avec ventilation forcée. Confirmez la température ambiante, le fonctionnement des ventilateurs, la durée admissible, les limites d’échauffement et la puissance garantie avant de l’appliquer.
Les noms de certifications ne constituent à eux seuls que des justificatifs limités pour l’acceptation. Demandez des documents précisant leur portée, l’organisme émetteur, les normes applicables et leur lien avec la conception effective du transformateur proposé.
Une classification de comportement au feu F1 nécessite également des justificatifs pertinents. Elle ne supprime pas les exigences de ventilation et ne garantit pas que toutes les conditions d’installation permettent automatiquement l’exploitation.
Quels justificatifs exiger avant l’approbation technique ?
Le dossier d’approbation doit permettre à l’évaluateur de relier chaque exigence contractuelle à une valeur garantie, un plan, un calcul ou un procès-verbal d’essai du transformateur proposé.
- Fiche technique garantie indiquant les tensions nominales, Um, la fréquence, la puissance, le mode de refroidissement, le groupe vectoriel, l’impédance, les pertes et les niveaux de tenue diélectrique.
- Tableau des prises indiquant les positions de tension, le mode de réglage, les restrictions de puissance et le réglage prévu pour la mise en service.
- Rapports applicables sur les essais diélectriques et les décharges partielles, avec les catégories d’essai, les critères d’acceptation et la traçabilité par rapport à la conception proposée.
- Justificatifs pertinents relatifs à l’échauffement, à la tenue au court-circuit et aux exigences environnementales ou de classe feu, lorsque le contrat l’exige.
- Plans indiquant les distances d’isolement aux bornes, la configuration de l’enveloppe, les besoins de ventilation, les points de mise à la terre et l’accès pour la maintenance.
- Tableau des dérogations recensant chaque exception à la spécification d’achat.
Distinguez les essais individuels de routine effectués sur les unités livrées des essais de type et des essais spéciaux qui justifient la qualification de la conception. Précisez toute exigence de présence aux essais et tout essai supplémentaire avant de passer commande.
Vérifiez que les rapports justificatifs couvrent bien la construction et les caractéristiques nominales proposées. Si le fournisseur présente des justificatifs de conception représentatifs, demandez la justification technique de leur applicabilité au produit proposé.
Pour Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd., comme pour tout fabricant présélectionné, appliquez les mêmes critères d’acceptation. Des exigences documentaires cohérentes permettent une comparaison plus équitable et mieux justifiée.
Effectuer la sélection finale à partir de conditions d’exploitation vérifiées
Un transformateur sec 20 kV adapté associe une classe de tension de matériel appropriée, des niveaux de tenue diélectrique coordonnés et des réglages de prises répondant aux scénarios de tension en exploitation du projet.
Approuvez le transformateur lorsque ces exigences sont documentées et étayées par les justificatifs applicables. Clarifiez les tensions nominales, le repérage des prises et les capacités de surcharge avant l’approvisionnement et la mise en service.
