Quel est le résultat de la connexion de transformateurs triphasés en parallèle ?

Résultats de l'exploitation en parallèle des transformateurs triphasés

L'exploitation en parallèle de deux ou plusieurs transformateurs triphasés est une configuration courante dans les systèmes électriques, visant à augmenter la capacité, la fiabilité et la flexibilité du système. Cependant, les transformateurs doivent respecter certaines conditions pour assurer une exploitation en parallèle sûre, stable et efficace. Voici les résultats de l'exploitation en parallèle des transformateurs triphasés et les considérations associées.

1. Conditions pour l'exploitation en parallèle

Pour s'assurer que les transformateurs triphasés peuvent fonctionner en toute sécurité en parallèle, les conditions suivantes doivent être remplies :

• Tensions nominales égales : Les tensions nominales des côtés haute tension et basse tension des transformateurs doivent être identiques. Si les tensions ne correspondent pas, cela peut entraîner des courants déséquilibrés ou un surcharge.

• Même rapport de transformation : Le rapport de transformation (le rapport entre le côté haute tension et le côté basse tension) des transformateurs doit être le même. Si les rapports diffèrent, cela entraînera des tensions secondaires incohérentes, provoquant des courants de circulation, des pertes accrues et une réduction de l'efficacité.

• Groupes de connexion identiques : Les types de connexion (tels que Y/Δ, Δ/Y, etc.) des transformateurs triphasés doivent être les mêmes. Des groupes de connexion différents peuvent causer des différences de phase, entraînant des courants de circulation ou une distribution inégale de la puissance.

• Impédance en court-circuit similaire : L'impédance en court-circuit des transformateurs en exploitation parallèle doit être aussi proche que possible. Si il y a une différence significative d'impédance en court-circuit, la distribution de la charge sera inégale, ce qui pourrait entraîner la surcharge d'un transformateur tandis qu'un autre reste sous-chargé.

• Même fréquence : Les transformateurs doivent fonctionner à la même fréquence. Ceci est généralement assuré en les connectant au même réseau électrique.

2. Résultats de l'exploitation en parallèle

a. Capacité accrue

Capacité totale : Lorsque plusieurs transformateurs sont exploités en parallèle, la capacité totale du système est la somme des capacités individuelles des transformateurs. Par exemple, deux transformateurs de 500 kVA exploités en parallèle fournissent une capacité totale de 1000 kVA. Cela permet au système de gérer des demandes de charge plus importantes.

b. Distribution de la charge

Distribution idéale de la charge : Dans un scénario idéal, où tous les transformateurs en exploitation parallèle respectent les conditions ci-dessus (en particulier une impédance en court-circuit similaire), la charge sera répartie de manière égale entre les transformateurs. Chaque transformateur portera une part égale du courant de charge, assurant un fonctionnement stable du système.

Distribution non idéale de la charge : Si les impédances en court-circuit des transformateurs diffèrent, la distribution de la charge sera inégale. Les transformateurs avec une impédance en court-circuit plus faible porteront une plus grande partie de la charge, tandis que ceux avec une impédance plus élevée porteront moins. Cette distribution inégale peut entraîner la surcharge de certains transformateurs, affectant la fiabilité et la durée de vie du système.

c. Courants de circulation

Génération de courants de circulation : Si les transformateurs en exploitation parallèle ne respectent pas les conditions ci-dessus (comme des rapports de transformation différents, des groupes de connexion ou des impédances en court-circuit), des courants de circulation peuvent se produire entre les transformateurs. Les courants de circulation font référence au flux de courant entre les transformateurs en l'absence de charges externes. Les courants de circulation augmentent les pertes du système et peuvent faire surchauffer les transformateurs, réduisant leur durée de vie.

Impact des courants de circulation : La présence de courants de circulation réduit la capacité de sortie effective des transformateurs, car une partie du courant est utilisée pour la circulation interne plutôt que pour alimenter la charge. De plus, les courants de circulation peuvent faire chauffer les transformateurs, augmentant le risque de défaillance.

d. Amélioration de la fiabilité

Redondance : L'exploitation en parallèle des transformateurs fournit de la redondance. Si un transformateur tombe en panne ou nécessite une maintenance, les autres peuvent continuer à fournir de l'énergie, assurant la continuité du fonctionnement du système. Cela améliore la fiabilité et la disponibilité globales du système électrique.

e. Efficacité économique

Expansion flexible : En exploitant en parallèle, la capacité du système peut être augmentée progressivement sans remplacer les transformateurs existants. C'est une solution économique pour l'expansion graduelle des systèmes électriques.

Capacité de secours : Les transformateurs en exploitation parallèle peuvent fournir une capacité de secours. Dans des conditions normales, tous les transformateurs partagent la charge, mais si un transformateur tombe en panne, les autres peuvent temporairement gérer la charge supplémentaire, évitant ainsi l'interruption du système.

3. Considérations pour l'exploitation en parallèle

a. Dispositifs de protection

Protection différentielle : Pour prévenir les courants de circulation ou d'autres conditions anormales lors de l'exploitation en parallèle, des dispositifs de protection différentielle sont généralement installés. La protection différentielle détecte les différences de courant entre les transformateurs et peut rapidement isoler un transformateur défectueux pour protéger le système.

b. Surveillance et contrôle

• Surveillance de la charge : Les transformateurs en exploitation parallèle doivent être équipés d'équipements de surveillance de la charge pour suivre en continu la charge de chaque transformateur, assurant une distribution égale de la charge. Si une charge inégale est détectée, des ajustements doivent être effectués rapidement.

• Surveillance de la température : Comme l'exploitation en parallèle peut entraîner la surcharge de certains transformateurs, il est important de surveiller la température des transformateurs pour éviter la surchauffe et les dommages.

c. Maintenance et inspection

• Contrôles réguliers : Les transformateurs en exploitation parallèle doivent subir des inspections et des maintenances régulières pour assurer un fonctionnement optimal. Une attention particulière doit être portée à la vérification de l'impédance en court-circuit, des groupes de connexion et d'autres paramètres pour s'assurer qu'ils restent cohérents pour l'exploitation en parallèle.

• Isolation des pannes : Si un transformateur tombe en panne, il doit être immédiatement isolé du système pour éviter d'affecter le fonctionnement des autres transformateurs.

4. Résumé

L'exploitation en parallèle des transformateurs triphasés peut augmenter considérablement la capacité, la fiabilité et la flexibilité du système, mais des conditions strictes doivent être respectées, telles que des tensions nominales égales, des rapports de transformation, des groupes de connexion et des impédances en court-circuit identiques. Si ces conditions sont satisfaites, la charge sera répartie de manière égale entre les transformateurs, et le système fonctionnera de manière stable. Cependant, si ces conditions ne sont pas respectées, des problèmes tels que des courants de circulation et une distribution inégale de la charge peuvent survenir, affectant l'efficacité et la sécurité du système.

L'exploitation en parallèle fournit également de la redondance, permettant au système de continuer à fonctionner même si un transformateur tombe en panne, et offre une solution économique pour l'expansion progressive du système.