Comment les alimentations principales les transformateurs de distribution les fusibles et les services fonctionnent dans les réseaux radiaux

Prévenir une interruption de service

Comme on le sait, les transformateurs de distribution réduisent la tension de distribution ou du conducteur principal à la tension d'utilisation. Ils sont reliés au conducteur principal, aux sous-conducteurs et aux dérivations par des fusibles principaux ou des disjoncteurs-fusibles. Lorsqu'une panne de transformateur ou une panne de circuit secondaire à faible impédance se produit, le fusible principal déconnecte le transformateur de distribution associé du conducteur principal. Les reclosers ne sont pas abordés dans cet article.

La rupture du fusible principal empêche une interruption de service pour les autres charges alimentées par le conducteur, mais interrompt le service pour tous les consommateurs alimentés par son transformateur.

Les disjoncteurs-fusibles (comme illustré sur la Figure 1, qui sont normalement fermés) offrent un moyen pratique pour déconnecter les petits transformateurs de distribution afin d'inspection et de maintenance.

En raison de la différence de forme entre la courbe intensité-temps du fusible principal et la courbe de sécurité intensité-temps du transformateur de distribution, une protection satisfaisante contre les surcharges pour le transformateur de distribution ne peut pas être réalisée avec un fusible principal. La forme de ces deux courbes est telle que si un fusible suffisamment petit est utilisé pour fournir une protection complète contre les surcharges pour le transformateur, une grande partie de la capacité de surcharge précieuse du transformateur sera perdue, car le fusible fondra et empêchera le transformateur d'utiliser sa capacité de surcharge. De plus, un tel fusible de petite taille fond souvent inutilement en raison des courants de pointe.

Les transformateurs de distribution connectés aux lignes aériennes à fils nus sont souvent soumis à des perturbations sévères dues à la foudre. Pour minimiser les ruptures d'isolement et les pannes de transformateurs causées par la foudre, des parafoudres sont généralement installés pour ces transformateurs.

Les conducteurs secondaires d'un transformateur de distribution sont généralement solidement connectés à des circuits secondaires radiaux. Comme illustré sur la Figure 1, les services aux consommateurs sont raccordés à partir de ces circuits. Cette configuration de connexion implique que le transformateur manque de protection contre les surcharges et les pannes à haute impédance dans ses circuits secondaires. En fait, relativement peu de transformateurs de distribution sont endommagés par des surcharges.

Cette situation provient principalement de l'utilisation des transformateurs de distribution, où leur capacité de surcharge est rarement pleinement exploitée.

En ce qui concerne la protection, les fusibles dans les conducteurs secondaires des transformateurs de distribution sont rarement plus efficaces que les fusibles principaux pour prévenir les brûlures de transformateurs, et pour des raisons similaires. L'approche appropriée pour protéger efficacement un transformateur de distribution contre les surcharges et les pannes à haute impédance est d'installer un disjoncteur dans les conducteurs secondaires du transformateur. Il est crucial que la courbe de déclenchement de ce disjoncteur soit précisément coordonnée avec la courbe de sécurité intensité-temps du transformateur.

Les pannes dans la connexion de service d'un consommateur, qui va du circuit secondaire au commutateur de service, sont extrêmement rares. Par conséquent, l'installation d'un fusible secondaire au point où la connexion de service se raccorde au circuit secondaire n'est pas économiquement viable, sauf dans des circonstances spéciales comme les services de grande échelle provenant de circuits secondaires souterrains.

Comme mentionné précédemment, la chute de tension admissible, mesurée du point où le premier transformateur de distribution se connecte au conducteur principal jusqu'au commutateur de service du dernier consommateur sur le conducteur, doit être répartie de manière économique entre le conducteur principal, le transformateur de distribution, le circuit secondaire et la connexion de service du consommateur.

Bien que ces chiffres soient typiques pour les systèmes aériens qui alimentent les charges résidentielles, des différences significatives peuvent être attendues dans les systèmes souterrains. Les systèmes souterrains utilisent souvent des circuits câblés et des transformateurs de distribution de grande échelle, ou sont conçus pour alimenter des charges industrielles et commerciales.

Une fois la chute de tension totale admissible pour le transformateur de distribution et le circuit secondaire déterminée, il est relativement facile de déterminer la combinaison la plus rentable de leurs tailles pour toute densité de charge uniforme et type de construction, étant donné des prix de marché spécifiques.

Si le transformateur est trop grand, le coût du circuit secondaire et le coût global seront exorbitants. Inversement, si le transformateur est trop petit, le coût du transformateur lui-même et le coût global seront trop élevés.

De même que pour les autres composants du système de distribution, les fluctuations et la croissance de la charge doivent être prises en compte dans la conception et la dimensionnement des transformateurs de distribution et des circuits secondaires. Ces éléments ne sont pas seulement installés pour accommoder les charges existantes au moment de l'installation ; ils doivent également tenir compte des besoins futurs en charge.

Cependant, il n'est pas rentable d'anticiper excessivement la croissance.

Lorsqu'un transformateur de distribution est dangereusement surchargé, cette action allège également la charge sur le circuit secondaire du transformateur surchargé et améliore la régulation de tension globale. Dans les zones à charges relativement uniformes, des transformateurs supplémentaires peuvent nécessiter d'être installés de part et d'autre du transformateur surchargé en un court laps de temps. Cela est nécessaire pour maintenir des niveaux de tension acceptables et éviter qu'une partie quelconque du circuit secondaire ne soit surchargée.

Cependant, une approche alternative pour atteindre le même résultat consiste à installer un nouveau transformateur et à déplacer le transformateur surchargé de manière à ce qu'il alimente le milieu de son circuit secondaire raccourci.

Si le transformateur est trop grand, le coût du circuit secondaire et le coût global seront exorbitants. Inversement, si le transformateur est trop petit, le coût du transformateur lui-même et le coût global seront trop élevés.