Les transformateurs de type Z, en tant que transformateurs de terre spéciaux avec des configurations de bobinage uniques, démontrent des avantages distinctifs dans les systèmes électriques. Cet article fournit une analyse approfondie de leurs caractéristiques techniques et propose une solution globale couvrant la sélection, la configuration, l'installation, la mise en service et la maintenance pour répondre à divers besoins d'application.
1. Avantages clés des transformateurs de type Z
1.1 Impédance zéro-séquence ultra-faible
Les transformateurs de type Z se distinguent par leur faible impédance zéro-séquence (≈10Ω), ce qui en fait des choix idéaux pour les systèmes de terre à courant faible. Leur conception de bobinage en zigzag annule le flux zéro-séquence dans le noyau, permettant une capacité de bobine d'extinction d'arc de 90–100% (contre 20% pour les transformateurs conventionnels).
1.2 Suppression des harmoniques
La connexion en zigzag neutralise les harmoniques de troisième ordre, assurant des tensions de phase quasi sinusoïdales et une amélioration de la qualité de l'énergie. En fonctionnement normal, ils présentent une forte impédance séquentielle positive/négative avec des pertes à vide minimales.
1.3 Multifonctionnalité
Les transformateurs de type Z peuvent jouer un double rôle de transformateurs de terre et de service de station, réduisant les coûts d'infrastructure. Ils améliorent également la protection contre la foudre en atténuant les risques de surtension dus à la propagation des ondes de choc.
2. Scénarios d'application clés
2.1 Intégration des énergies renouvelables
Dans les parcs éoliens et solaires, les transformateurs de type Z fournissent des points neutres artificiels pour les systèmes connectés en triangle, permettant la protection relais et la compensation des charges asymétriques.
2.2 Réseaux urbains câblés
Pour les systèmes avec des courants capacitifs >10A (3–10kV) ou >30A (35kV+), les transformateurs de type Z supportent des bobines d'extinction d'arc ou des résistances pour supprimer les surtensions intermittentes dues aux arcs.
2.3 Systèmes industriels et ferroviaires
3. Configuration avec des bobines d'extinction d'arc et des résistances de terre
3.1 Bobines d'extinction d'arc
3.2 Résistances de terre
3.3 Protection et intégration SCADA
Voici la traduction professionnelle en français du tableau des spécifications techniques:
Scénario d'application |
Niveau de tension du système |
Méthode de mise à la terre |
Configuration de la résistance de terre / bobine d'extinction d'arc |
Réglage de protection du courant zéro-séquence |
Intégration au réseau d'énergie renouvelable |
35kV |
Mise à la terre à basse résistance |
5-30Ω, Courant de terre 1000-2000A |
Environ 1000A, Temps de fonctionnement ≤1s |
Réseau de distribution urbain câblé |
10kV |
Mise à la terre par bobine d'extinction d'arc |
Capacité de la bobine = 90%-100% de la capacité du transformateur principal, |
Courant résiduel ≤5A, |
Réseau de distribution industriel |
6kV |
Mise à la terre à basse résistance |
Résistance de terre 10-15Ω, |
>15A, Temps de fonctionnement ≤5s |
Système de transport ferroviaire |
35kV |
Mise à la terre à basse résistance |
5-30Ω, Courant de terre 1000-2000A |
Environ 1000A, Temps de fonctionnement ≤1s |
4. Directives d'installation et de mise en service
4.1 Contrôles pré-installation
4.2 Options de câblage
4.3 Protocoles de test
5. Maintenance et surveillance intelligente
5.1 Inspections de routine
5.2 Maintenance prédictive pilotée par l'IoT
5.3 Diagnostic des pannes
6. Analyse économique et de fiabilité
6.1 Coût-bénéfice
6.2 Indicateurs de fiabilité