Sélection de transformateurs de distribution pour l'alimentation des réseaux BT

Les données caractéristiques des transformateurs de distribution sont dictées par les exigences du réseau. La puissance active déterminée doit être multipliée par le facteur de puissance cosφ pour obtenir la puissance nominale Srt. Dans les réseaux de distribution, une valeur de uk = 6 % est généralement préférée.

Sélection des transformateurs de distribution pour l'alimentation des réseaux basse tension

Les pertes dans les transformateurs se composent de pertes à vide et de pertes en court-circuit. Les pertes à vide proviennent de l'inversion continue de la magnétisation dans le noyau de fer et restent essentiellement constantes, indépendantes de la charge. Les pertes en court-circuit comprennent les pertes ohmiques dans les enroulements et les pertes dues aux champs de fuite, et elles sont proportionnelles au carré du niveau de charge.

Les pertes dans les transformateurs se composent de pertes à vide et de pertes en court-circuit. Les pertes à vide proviennent de l'inversion continue de la magnétisation dans le noyau de fer. Ces pertes sont essentiellement constantes et ne sont pas affectées par la charge.

D'autre part, les pertes en court-circuit comprennent les pertes ohmiques dans les enroulements et les pertes causées par les champs de fuite. Elles sont proportionnelles au carré de l'amplitude de la charge.

Dans cet article technique, les critères clés pour la sélection des transformateurs de distribution dans la plage de puissance de 50 à 2500 kVA pour l'alimentation des réseaux basse tension seront discutés.

1. Exigences de sécurité opérationnelle

• Essais de routine : Ceux-ci couvrent des éléments tels que les pertes, la tension en court-circuit \(u_{k}\), et les essais de tension.

• Essais de type : Cela inclut des essais tels que les essais de chauffe et les essais de surtension.

• Essais spéciaux : Ceux-ci impliquent des essais tels que les essais de résistance en court-circuit et les essais de bruit.

2. Conditions électriques

• Tension en court-circuit : Faites attention à ses valeurs spécifiques et caractéristiques.

• Symbole de connexion / groupe vectoriel : Informez-vous sur les informations pertinentes concernant les symboles de connexion et les groupes vectoriels ( [En savoir plus](ajoutez le lien correspondant ici s'il y en a un dans le texte original) ).

• Rapport de transformation : Déterminez les paramètres du rapport de transformation.

3. Conditions d'installation

• Installation intérieure et extérieure : Prenez en compte les scénarios d'installation des transformateurs, que ce soit à l'intérieur ou à l'extérieur.

• Conditions locales spéciales : Tenez compte de l'influence des conditions locales spéciales.

• Conditions de protection de l'environnement : Respectez les exigences de protection de l'environnement correspondantes.

• Conceptions : Choisissez entre les transformateurs immergés dans l'huile ou les transformateurs secs moulus à la résine.

4. Conditions de fonctionnement

• Capacité de charge : Pour les transformateurs immergés dans l'huile ou les transformateurs secs moulus à la résine, prenez en compte leurs capacités de charge.

• Fluctuations de charge : Prêtez attention à la situation des fluctuations de charge.

• Nombre d'heures de fonctionnement : Tenez compte de la durée de fonctionnement des transformateurs.

• Efficacité : Concentrez-vous sur l'efficacité des transformateurs immergés dans l'huile ou des transformateurs secs moulus à la résine.

• Régulation de la tension : Attachez de l'importance aux capacités de régulation de la tension.

• Fonctionnement en parallèle des transformateurs : Informez-vous sur les situations pertinentes du fonctionnement en parallèle des transformateurs ( [En savoir plus](ajoutez le lien correspondant ici s'il y en a un dans le texte original) ).

5. Données caractéristiques des transformateurs avec exemples

• Puissance nominale : SrT = 1000 kVA

• Tension nominale : UrOS = 20 kV

• Tension côté aval : UrUS = 0,4 kV

• Tension d'impulsion atmosphérique nominale : UrB = 125 kV

• Combinaison de pertes

• Pertes à vide : P0 = 1700 W

• Pertes en court-circuit : Pk = 13000 W

• Puissance acoustique : LWA = 73 dB

• Tension en court-circuit : uk = 6 %

• Rapport de transformation : PV/SV = 20 kV/0,4 kV

• Symbole de connexion : Dyn5

• Systèmes de terminaison : Par exemple, systèmes de flasques côté basse tension et haute tension

• Lieu d'installation : Que ce soit à l'intérieur ou à l'extérieur

• a) Avec moins de 1000 litres de diélectrique liquide

• b) Avec plus de 1000 litres de diélectrique liquide

Explication

• a. Conduit de câble

• b. Grille en acier zingué

• c. Ouverture d'évacuation avec grille de protection

• d. Conduit non vissé avec pompe

• e. Rampe

• f. Ouverture d'admission d'air avec grille de protection

• g. Couche de gravier ou de cailloux concassés

• h. Marche

L'installation des transformateurs doit être protégée contre les eaux souterraines et les inondations. Le système de refroidissement doit être protégé contre le soleil. Des mesures de protection incendie et de compatibilité environnementale doivent également être garanties. La figure 1 montre un transformateur avec un remplissage en huile de moins de 1000 litres. Dans ce cas, un sol imperméable est suffisant.

Pour un remplissage en huile de plus de 1000 litres, des bacs de récupération d'huile ou des cuves sont obligatoires.

La taille de l'ouverture d'évacuation est montrée sans grille dans la figure 2 pour un chauffage de pièce de 15 K.

PV = P0 + k × Pk75 [kW]

Définitions des symboles :

• A : Ouvertures d'évacuation et d'admission d'air

• P{V : Pertes de puissance du transformateur

• k = 1,06 pour les transformateurs à huile

• k = 1,2 pour les transformateurs moulus à la résine

• Po : Pertes à vide

• Pk75 : Pertes en court-circuit à (75^{\circ}\) Celsius, en kilowatts

• h : Différence de hauteur, en mètres

Les pertes thermiques générées lors du fonctionnement d'un transformateur (Figure 4) doivent être dissipées. Lorsque la ventilation naturelle ne peut pas être utilisée en raison des conditions d'installation, il est essentiel d'installer un ventilateur. La température maximale globale autorisée pour le transformateur est de 40 °C.

Pertes totales dans une salle de transformateurs

Les pertes totales dans une salle de transformateurs sont calculées comme suit : Les pertes totales dans la salle de transformateurs sont données par Qloss = ∑Ploss, où :

Ploss = P0 + 1,2 × Pk75 × (SAF/SAN)^2

Chemins de dissipation de chaleur pour les pertes totales

Les pertes totales sont dissipées par Qv = Qloss1 + Qloss2 + Qloss3

Calcul de la dissipation de chaleur pour chaque partie

Chaleur dissipée par convection naturelle de l'air : Qloss1 = 0,098 × A1,2 × sqrtH ΔuL3

Chaleur dissipée par convection forcée de l'air (voir Figure 3) : Qloss3 = VL × CpL × ρ

Chaleur dissipée à travers les murs et le plafond (voir Figure 4) : Qloss2 = 0,7 × AW × KW × ΔuW + AD × KD × ΔuD

Explication des significations des symboles

• Pv : Pertes de puissance du transformateur en kW

• Qv : Dissipation totale de chaleur en kW

• QW,D : Dissipation de chaleur à travers les murs et le plafond en kW

• AW,D : Surface des murs et du plafond en \(m^2\)

• KW,D : Coefficient de transfert de chaleur en \(kW/m^2K\)

• SAF : Puissance pour le refroidissement de type AF en kVA

• SAN : Puissance pour le refroidissement de type AN en kVA

• VL : Débit d'air en \(m^3/s\) ou \(m^3/h\)

• Qv1 : Partie de la chaleur dissipée par convection naturelle de l'air en kW

• Qv2 : Partie de la chaleur dissipée à travers les murs et le plafond en kW

• Qv3 : Partie de la chaleur dissipée par convection forcée de l'air en kW

La figure 5 présente les niveaux de bruit de divers transformateurs conformément à la publication IEC 551. Le bruit magnétique provient des oscillations du noyau de fer (qui dépendent de l'induction) et dépend des propriétés matérielles des laminations du noyau.

La puissance acoustique (Figure 6) est une mesure du niveau de bruit produit par une source acoustique.