La conception du transformateur de terre à trois fonctions

Lignes de transmission de câbles électriques souterrains

Les lignes de câbles électriques enterrés directement ont une grande capacité de distribution au sol, provoquant un courant capacitif monophasé-terre élevé en cas de court-circuit. Pour les lignes de 10 kV, si ce courant dépasse 10 A, les arcs ont du mal à s'éteindre spontanément, risquant de provoquer des surtensions d'arc et de mettre en danger l'équipement de la ligne. L'extinction d'arc est donc nécessaire. Avec un transformateur principal connecté Dyn, une bobine d'extinction d'arc au point neutre secondaire suffit. Pour ceux connectés Yd, un point neutre artificiel (fourni par un transformateur de terre) est nécessaire.

1 Transformateurs de terre

Un transformateur de terre sert deux objectifs : son côté primaire agit comme un point neutre artificiel (mis à la terre via une bobine d'extinction d'arc pour fournir un courant inductif pour l'extinction d'arc), et le côté secondaire alimente le poste électrique. Les bobines d'extinction d'arc sont des compagnons essentiels. Comme le montre la Figure 1, son côté primaire utilise une connexion Z (pour réduire l'impédance de séquence zéro et améliorer la compensation) pour dériver un point neutre. La bobine, avec des entrefer/roulements ajustables, équilibre le courant capacitif (à moins de 5 A) pour la mise à la terre et l'extinction d'arc.

En raison des capacités inégales des côtés primaire et secondaire, les transformateurs de terre sont 15 % plus légers que les transformateurs électriques ordinaires de même capacité.

2 Transformateur de terre à trois fonctions

Pour améliorer la sécurité et la fiabilité des lignes électriques, les applications à l'étranger utilisent largement un coupleur neutre connecté en Z (sans côté secondaire) associé à une bobine d'extinction d'arc pour l'extinction d'arc. Cependant, ces coupleurs (pour les transformateurs principaux connectés YNd/Yd) ne servent que comme points neutres artificiels, ne fournissant pas d'alimentation basse tension de 400 V. Il est donc nécessaire d'avoir un transformateur électrique supplémentaire pour le poste, augmentant les coûts, l'espace et causant des pertes élevées/fiabilité médiocre.

Pour y remédier, l'usine de transformateurs de Kunming a développé le transformateur de terre à trois fonctions (SJDX - 630/160/10). Il intègre un coupleur neutre connecté en Z (sans enroulement secondaire), une bobine d'extinction d'arc et un transformateur électrique pour le poste. Sa structure de base est montrée dans la Figure 2.

Ce transformateur de terre à trois fonctions est monté sur un noyau conjugué à cinq branches. Les enroulements primaire (avec changeurs de dérivation) et secondaire du transformateur de terre triphasé sont enroulés sur trois branches (partie inférieure de la Figure 2), tandis que la bobine d'extinction d'arc est sur les deux autres (partie supérieure de la Figure 2). Placer la bobine d'extinction d'arc plus légère en haut facilite l'ajustement de l'entrefer mais nécessite un fixage renforcé. Inverser la disposition utilise le transformateur plus lourd pour stabiliser la bobine, réduisant les vibrations au détriment de la commodité de l'installation de la bobine et de l'ajustement de l'entrefer. Cette conception rationalise la structure, économise les matériaux, réduit les pertes, assure une bonne compatibilité et permet une compensation automatique de l'extinction d'arc via un contrôle informatique.