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1pK347

Schneider Electric - Catalogue distribution lectrique 2002

1tude dune installation1p Transformateurs HTA/BT page

Dfinitions et paramtres caractristiques K348Principaux paramtres K349Choix du dilectrique et de la technologie K350Dtermination de la puissance optimale K353Surcharges K356Transformateurs associs en parallle K357Transformateurs bi-tension et lvateurs K359Gnrateurs homopolaires K360Protection des transformateurs K361Ventilation, normes de construction K362Refroidissement, isolation, textes officiels K363

K348


Etude dune installationTransformateurs HTA/BT

Dfinitions et paramtrescaractristiques

U1 I1

transformateur

I2 U2

U1

I1

autotransformateur

U2

I2

I1 - I2

DfinitionsTransformateurUn transformateur comporte gnralement deux enroulements :b primaire, de tension U1 et parcouru par un courant I1b secondaire, de tension U2 et parcouru par un courant I2.Ces deux enroulements sont galvaniquement spars et parcourus par des courantsI1 et I2 conventionnellement de sens inverse.AutotransformateurUn autotransformateur ne comprend quun seul enroulement dont un pointintermdiaire est sorti. La totalit de lenroulement peut jouer le rle de primaire et lapartie de lenroulement jusquau point intermdiaire le rle de secondaire. Le courantcirculant dans le secondaire (enroulement commun) est alors la diffrence entre lesdeux courants I1 et I2.Il rsulte de cette conception une dimension rduite par rapport un transformateur,ainsi qu'un meilleur couplage que celui d'un transformateur quivalent. La tension decourt-circuit d'un autotransformateur est donc plus faible que celle d'untransformateur quivalent, et le courant de court-circuit plus lev.

Paramtres caractristiquesLes principaux paramtres caractrisant un transformateur sont synthtiss dans letableau de la page suivante.On peut distinguer :b des paramtres gnraux communs tous les transformateursb des paramtres plus spcifiques, qui dpendent de la technologie utilise :v transformateurs de type sec enrob, Trihalv transformateurs de type immerg.La comparaison entre ces technologies est prsente en page K350.Des explications dtailles concernant les paramtres indiqus dans ce tableau pourles deux technologies sont fournies la page indique en italique bleu sous leparamtre considr.

1pK349


Tableau des principaux paramtres d'un transformateur

(1) valeurs standard (NF C 15-100 et CEI 76).

Principaux paramtres

paramtres gnraux communs toutes technologiespuissance assigne (kVA) P = U1 x I1 x e = U2 x I2 x e

HTA/BT : 160 - 250 - 400 - 630 - 800 - 1000 - 1250 - 1600 - 2000 kVAfrquence (Hz) f = 50 Hz en gnral, 60 Hz en application particulire.type de fonctionnement En gnral abaisseur ; lvateur ou rversible sur demande.tensions primaires tension(s) assigne(s) U1 5,5 - 6,6 - 10 - 15 - 20 - 33 kVPour une double tension prciser si puissance rduite ou conserve.

niveau d'isolement 7,2 - 12 -17,5 -24 - 36 kVtensions secondaires tension(s) assigne(s) U2 BT : 237 - 410 - 525 - 690 VPour une double tension prciser si puissance rduite ou conserve.

niveau d'isolement BT : 1,1 kVtension de court-circuit (%) Pourcentage de la tension nominale appliquer au primaire pour avoir I1

au primaire lorque le secondaire est en court-circuit.Trihal : 6 % quelle que soit la puissance.Immerg : 4 % pour P i 630 kVA et 6 % au-del.

rglage hors tension par prises de rglage Prises manuvrables hors tension agissant sur la plus haute tension pouradapter le transformateur la valeur relle de la tension dalimentation.Standard = 2,5 %, autres valeurs sur demande.

couplage transformateur abaisseur Dyn 11 - Yzn 11 - Y(N) y(n)o(transformateur lvateur Majuscule = couplage HT, minuscule = couplage BT,voir K358) D, d = triangle, Y, y = toile, Z, z = zig-zag

N = neutre sorti ct HT, n = neutre sorti ct BT11 ou 0 = indice horaire dfinissant le dphasage entre primaire et secondaire

marche en parallle voir K357altitude d'utilisation i 1000 m (1)temprature d'utilisation standard -25 C +40 C (1)

moy. journal. mois le plus chaud 30 C (1)moyenne annuelle 20 C (1)

mode d'installation extrieur sur poteau En gnral P i 160 kVA.extrieur ou intrieur en cabine Toutes puissances

paramtres spcifiques d'une technologie sec enrob (Trihal) immergdilectrique Sec enrob dans la rsine Huile minralevoir K350 poxy ignifuge. (autre sur demande).type de moulage/remplissage Enrob et moul sous vide ERT (tanche remplissage total)voir K352 ou respirantclasse thermique et chauffement Classe thermique F, soit au maxi. : Classe thermique A, soit au maxi. :

enroulements 100 C. enroulements 65 C, dilectr. 60 C.refroidissement naturel AN (air natural) ONAN (oil natural air natural)

forc AF (air forced) ONAF (oil natural air forced)raccordement MT boulonn Sur plages. Sur traverses porcelaine.

embrochable Sur parties fixes embrochables HN 52 S 61.accessoires MT Systme de verrouillage du

panneau HTA sans serrure.Parties mobiles embrochables sur bornes HN 52 S 61systme de verrouillage des embrochables sans serrure.

raccordement BT Sur jeux de barres Par traverses porcelaineou autre. ou passe-barres.

accessoires BT Capot BT (si prises embrochablesct HTA)

accessoires de protection interne Sonde PT 100 ou PTC associe DGPT2, thermostat, thermomtre,voir K360 convertisseur lectronique. relais Buccholz + asscheur d'air.autres accessoires Doigt de gant.

Vanne de vidange (standard siP u 800 kVA).

protection contre les contacts directs Transformateur nu : IP 00, Transfo. nu avec passe-barres BTavec enveloppe : IP 31-5. et bornes HTA porcelaine : IP 00.

Transfo. avec passe-barres BTcapot et bornes HTAembrochables : IP 21-0.

verrouillage Panneaux mobiles et bornes embrochables

K350


Choix du dilectrique et de latechnologie

Dans le choix du dilectrique de refroidissement,plusieurs paramtres sont prendre en considration,entre autres :b la scurit des personnes, au niveau dutransformateur ou son voisinage (environnement),scurit qui fait lobjet dune rglementation et derecommandations officiellesb le bilan conomique, compte tenu des avantages dechaque technique et de la gamme des matrielsexistante.

obligatoire

pour IGH C


Transformateurs de type sec enrob : TrihalLisolation des enroulements des transformateurs de type sec enrob (ou encapsul)est ralise par des isolants secs. Le refroidissement est donc assur par lairambiant sans liquide intermdiaire.Les transformateurs Trihal sont raliss laide de systmes brevets et exclusifsde bobinage et denrobage par moulage sous vide de lenroulement HTA.Trois composants constituent lenrobage :b rsine poxyde base de biphnol A, de viscosit adapte une excellenteimprgnation des enroulementsb durcisseur anhydride (non amin), modifi par un flexibilisateur pour assurer lasouplesse du systme moul ncessaire afin dinterdire toutes fissures enexploitationb charge active pulvrulente composedalumine trihydrate Al(OH)3 et de silice qui apporte des proprits mcaniques etthermiques requises et les qualits intrinsques exceptionnelles de comportementau feu des transformateurs Trihal.Ce systme denrobage trois composants confre aux transformateurs Trihal lesniveaux d'exigence les plus levs des normes sur les transformateurs secsrcemment harmonises aux niveaux Europen et Franais.Ainsi, les normes NF C 52-115 et 52-726 dfinissent les types de risques et lesclasses de comportement suivantes :

La classification E0, C1, F1 est impose comme classe minimum par la normeNF C 52-115.Les transformateurs Trihal rpondent aux exigences les plus svres :b classe F1 de comportement au feu (NF C 52-726) (la classe F2 correspondant un accord spcial entre constructeur et utilisateur), c'est dire :v autoextinction rapide : l'enrobage des Trihal possde une excellente rsistance aufeu et une auto-extinguibilit immdiate, ce qui permet de qualifier cestransformateurs dininflammablesv matriaux et produits de combustion non toxiques : lenrobage des Trihal estexempt de composs halogns (chlore, brome, etc.) et de composs gnrateursde produits corrosifs ou toxiques, ce qui garantit une scurit srieuse contre lesrisques de pollution chaude en cas de pyrolysev fumes non opaques : du fait des composants utilissc classe E2 de comportement vis vis de l'environnement (NF C 52-726), c'est dire rsistance aux risques de :v condensation frquentev pollution leve.Le systme d'enrobage procure en effet aux transformateurs Trihal un excellentcomportement en atmosphre industrielle et une insensibilit aux agents extrieurs(poussire, humidit...) tout en garantissant une parfaite protection delenvironnement et des personnes par la suppression des risques de pollution froideou chaudeb classe C2 climatique, c'est dire fonctionnement transport et stockage jusqu'- 25 C.En outre les transformateurs Trihal assurent une excellente protection contre lescontacts directs par une enveloppe ayant un degr de protection IP 3X, conformeaux exigences du dcret de protection n 88-10-56 du 144-11-88.Cet ensemble de qualits permet l'installation de transformateurs Trihal au milieu delocaux occups sans prcaution complmentaire. En particulier, les normes sur lesIGH (immeubles de grande hauteur) imposent l'utilisation de transformateurs Trihal.La gamme Trihal va, aujourdhui, jusqu 10 MVA et 36 kV.

type de risque classes d'exigencesF : feu F0, F1, F2.E : environnement E0, E1, E2C : climatique C1, C2

1pK351


Transformateurs de type immergLe liquide le plus souvent utilis comme dilectrique dans les transformateursimmergs est lhuile minrale.Lhuile minrale tant inflammable, il est obligatoire de prendre des mesures descurit (voir "installation des transformateurs") avec une protection par relaisDGPT2 (dtecteur de gaz, pression et temprature 2 niveaux). En cas danomalie, ildonne lordre de mise hors service du transformateur avant que la situation nedevienne dangereuse.Lhuile minrale est biodgradable et ne contient ni PCB (polychlorobiphnyl) qui ontconduit llimination des askarels (Pyralne), ni TCB (trichlorobenznes).Le transformateur est garanti avec un seuil de PCB-PCT i 2 ppm, car le seuil demesure actuel est 2 ppm.Sur demande, lhuile minrale peut tre remplace par un autre dilectrique liquideen adaptant le transformateur et en prenant dventuelles prcautionscomplmentaires.Le dilectrique liquide sert aussi vacuer les calories. Il se dilate en fonction de lacharge et de la temprature ambiante. La conception des transformateurs leurpermet dabsorber les variations de volume correspondantes.Deux techniques sont employes :b tanche remplissage total (ERT) jusqu 10 MVAMise au point par France-Transfo, la technique du remplissage total (ERT)"sans matelas gazeux" des cuves tanches des transformateurs immergs a tadopte par EDF en 1972. Toute oxydation du dilectrique liquide par contact aveclair ambiant est vit.Le transformateur est simplifi, ce qui se traduit par :v une conomie dachat et un gain dencombrement : ni asscheur dair, niconservateur de liquidev une grande facilit de raccordement : dgagement total de la plage des borneshaute et basse tensionv une rduction considrable des servitudes dentretien (simple surveillance).La dilatation du dilectrique est compense par la dformation lastique des paroisondules de la cuve, parois dont la souplesse mcanique permet une variationadquate du volume intrieur de la cuve (figure (a))b respirants avec conservateurLa dilatation du dilectrique se fait dans un rservoir dexpansion plac au-dessusde la cuve (ou conservateur).La surface du dilectrique peut tre en contact direct avec lair ambiant ou en trespar par une paroi tanche en matire synthtique dformable. Dans tous les casun asscheur dair (avec un produit dessicateur) vite lentre dhumidit lintrieurdu rservoir (figure (b)).

+100C +20C -25C

(a)

+100C +20C -25C

(b)

Effet des variations de temprature du dilectrique sur :(a) la dformation lastique des ailettes de la cuve(b) la variation de niveau du rservoir

Rglementation participant au choixLes paramtres essentiels sont :b installation en immeuble de grande hauteurb type de technologie souhaiteb puissance du transformateurb transformateur install lintrieur ou lextrieur du btiment dexploitationb type de comptageb utilisation d'un DGPT2.Le logigramme de la page suivante dcrit les conditions respecter en fonction deces paramtres.

Tableau de comparaison des techniques de transformateurs immergs technologie ERT (tanche respirant

remplissage total) avec conservateur

caractristique le dilectrique le dilectriquen'est pas en contact est en contactavec l'atmosphre avec l'atmosphre

reprise d'humidit non ouiabsorbtion d'oxygne non ouioxydation du dilectrique non ouidgradation de l'isolement non ouimaintenance faible forteentretien de l'asscheur non ouianalyse de l'huile tous les 10 ans 3 ans(recommand par France transfo)

K352


Choix du dilectrique et de latechnologie

Choix du transformateur

(1) Le DGPT2 install sur un transformateur immerg dispense de toute autre disposition empchant lapropagation du feu. Son absence entrane obligatoirement, dans un poste intrieur de puissance P > 630 kVA,n'ayant pas de paroi coupe-feu de degr 2 heures, l'installation d'un autre dispositif (ex : systme d'extinctionautomatique d'incendie).Dans un poste de transformation extrieur, l'installation ou non d'un cran pare-flammes dpend de la distanced'entre le btiment et le poste :b si d u 8 m : cran non obligatoireb si 4 m < d < 8 m : cran de degr 1 obligatoireb si d < 4 m : cran de degr 2 obligatoire.(2) Moyen de rtention du dilectrique liquide.

sec

non

le poste de transformationest-il install dans unimmeuble de grande hauteur ?(publication UTE 12-201)

quel est le type de comptage, BT ou HTA?(selon norme NF C 13-100 voir p. K332)comptage BT si :c un seul transformateur,c de puissance P i 1250 kVAcomptage MT si :c soit plusieurs transformateursc soit un seul transformateurd'une puissance P > 1250 kVA

quelle technologie a tretenue ?

puissance du transformateurconsidr ?P i 630 kVA

oui

non

oui

le poste de transformation est-il situ l'intrieur du btiment d'exploitation ?

non

aucune contrainted'installation

non

DGPT2 obligatoire(NFC 13-100) DGPT2 obligatoire(NFC 13-200)

protection contre les risques d'incendie (NF C 17-300) (1)

protection contre lesdfauts internes :

autres protections :

protection contre les risques de l'environnement (2)

+

enrobenrob TTrihalrihal

comptage comptage BT ou HTABT ou HTA

PP ii 630 630

extextrieurrieur intintrieurrieur

comptage HTcomptage HTAA

comptage BTcomptage BT

immergimmerg

PP ii 630 kV630 kVAA


1pK353


Dtermination de la puissanceoptimale

Dtermination de la puissanceLa mthode destimation de la puissance optimale du transformateur peut tre plusou moins sophistique. On procde en gnral de la manire suivante.Premire partieOn tablit un bilan des puissances pour dterminer la puissance appele (ouabsorbe) sur le rseau. On calcule successivement :b la puissance installe Pi (somme des puissances actives en kW des rcepteurs del'installation)b la puissance utilise Pu (partie de la puissance Pi en kW rellement utilise) entenant compte :v des coefficients dutilisation maximale des rcepteurs (car ils ne sont pas engnral utiliss pleine puissance)v des coefficients de simultanit par groupes de rcepteurs (car ils nefonctionnent pas en gnral tous ensemble)b la puissance appele Sa correspondant Pu (car la puissance assigne destransformateurs est une puissance apparente en kVA alors que Pu est en kW) entenant compte :v des facteurs de puissancev des rendements.Deuxime partieOn dtermine, pour la journe la plus charge de lanne la valeur Pc en kW de lapuissance maximale consomme en la ramenant une puissance apparente Sc.La comparaison entre Sa et Sc dcide de la puissance retenir.

Premire partie : dtermination de Pi, Pu et Sa(puissances installe, utilise et appele)Liste des rcepteurs de linstallationIl faut prendre en compte tous les rcepteurs installs aliments par le transformateur, sansoublier les prises de courant sur lesquelles peuvent tre raccords des rcepteursmobilesCalcul de la puissance installe PiLa somme des puissances Pr en kW des rcepteurs lists prcdemment donne lavaleur de la puissance installe.Pi (kW) = Pr(kW)Si ce calcul nest pas ralisable, notamment pour un poste de transformationdesservant plusieurs utilisateurs (ateliers et bureaux), le tableau ci-aprs donne desordres de grandeur statistiques des puissances normalement installes suivant lestypes dinstallation (voir galement les normes NF C 63-410 et NF C 15-100).

Surdimensionner le transformateur entrane uninvestissement excessif et des pertes vide inutiles.Mais la rduction des pertes en charge peut tre trsimportante.Sous-dimensionner le transformateur entrane unfonctionnement quasi permanent pleine charge etsouvent en surcharge avec des consquences enchane :b rendement infrieur (cest de 50 70 % de sa chargenominale quun transformateur a le meilleur rendement)b chauffement des enroulements, entranantlouverture des appareils de protection et larrt plus oumoins prolong de linstallationb vieillissement prmatur des isolants pouvant allerjusqu la mise hors service du transformateur ; lanorme CEI 354 signale quun dpassement permanentde temprature du dilectrique de 6 C rduit de moitila dure de vie des transformateurs immergs. Aussi, pourdfinir la puissance optimale dun transformateur, il estimportant de connatre le cycle de fonctionnementsaisonnier ou journalier de linstallation alimente :puissance appele simultanment ou alternativementpar les rcepteurs dont les facteurs de puissancepeuvent varier dans des proportions considrablesd'un rcepteur l'autre et selon l'utilisation.

Tableau de calcul approch de la puissance installe type de distribution type dexploitation puissance installe estime*clairage fluorescent bureaux** 25 W/m2

ateliers** 15 W/m2 - hauteur plafond 6 m20 W/m2 - hauteur plafond 9 m

force motrice bureaux 25 W/m2atelier peinture 350 W/m2atelier chaudronnerie 450 W/m2atelier usinage 300 W/m2atelier montage 70 W/m2atelier expdition 50 W/m2traitement thermique 700 W/m2chauffage 23 W/m2 (ateliers)conditionnement air 22 W/m2 (bureaux)compresseur dair pompe 4 W/m2

* dans lignorance des puissances rellement installes, on peut se baser sur les estimations ci-dessous.** dans le cas le plus courant dune installation dclairage compense (cos = 0,86).

Calcul de puissance utilise Pu(prise en compte des facteur dutilisation maximale et/ou de simultanit desrcepteurs)La puissance installe donne en gnral une valeur trop leve par rapport aubesoin rel, car tous les rcepteurs ne fonctionnent pas en mme temps ni pleinecharge. Aussi, on applique aux puissances des rcepteurs des coefficients quitiennent compte de leur rgime de fonctionnement :b facteur d'utilisation maximale (ku < 1) qui correspond la fraction de la puissancetotale du rcepteur utilise. Il s'applique toujours aux rcepteurs moteur pouvantfonctionner en dessous de la pleine charge.b facteur de simultanit (ks < 1) qui tient compte du fait que des groupes dercepteurs ne fonctionneront pas forcment simultanment. Dterminer des facteursde simultanit implique la connaissance dtaille de linstallation et des conditionsdexploitation. On ne peut donc pas donner de valeurs gnrales. Les normesUTE 63-410 et NF C 15-100 donnent cependant quelques valeurs, indiques dans letableau ci-contre.On calcule la puisssance utilise totale partir des valeurs de puissance installesdes divers rcepteurs corriges de ces coefficients :Pu(kW) = Pr(kW) x Ku x Ks

Tableau de cfficients de simultanit quipements industriels ou tertiairesclairage 1(attention : vrifier pour les lampes dcharge)ventilation 1conditionnement dair 1fours 1prises de courant 0,25(cas o 6 prises sont sur le mme circuit)machines-outils 0,75compresseurs 0,75 quipements mnagersclairage 1chauffage lectrique 1conditionnement dair 1chauffe-eau 1(sauf si la mise sous tension na lieu qu certaines heures)appareils de cuisson 0,7ascenseur et monte-charge

1 seul moteur* 1 2 moteurs* 0,75moteurs suivants* 0,6

* Le courant considrer est le courant nominal du moteur, major dutiers du courant de dmarrage.

K354


Dtermination de la puissanceoptimale


Calcul de la puissance appele Sa (suite)(prise en compte des rendements et des facteurs de puissance et des rcepteurs)La puissance appele du transformateur correspondante Pu (kW) s'exprime parune puissance apparente Sa en kVA.Cette puissance est value en prenant en compte le rendement et facteur depuissance, soit des divers rcepteurs ou groupes de rcepteurs, soit de l'installationb prise en compte du cos et du rendement au niveau des rcepteursLa puissance apparente Sr (kVA) de chaque rcepteur ou groupe de rcepteurs,s'obtient en divisant la valeur de sa puissance active Pr (kW), ventuellementcorrige du rendement et du facteur de simultanit, par le produit x cos (ou FP)Sr (kVA) = Pr (kW) / ( x cos ) avec :v rendement du rcepteurv cos du rcepteur (ou FP, facteur de puissance, pour un rcepteur non linaire).On appliquera le cos :v directement sil nest pas envisag de compensation de lnergie ractivev pour la valeur obtenue aprs compensation si une compensation de l'nergieractive est prvue.Pour cel, les tableaux de la page K355 indiquent :v tableau 1 : des valeurs pour la prise en compte directe de cos (ou de FP)v tableau 2 : des valeurs de cos relev aprs compensation avec, en fonction descos d'origine, les kvar ncessaire pour raliser la compensation.La puissance appele Sa s'exprime par :Sa (kVA) = Sr (kVA) = (Pr (kW) x Ku x Ks) / ( x cos )galit vectorielle car portant sur des puissances apparentes dphasages diffrents.b approximationv Un calcul prcis de Sa ncessiterait la sommation vectorielle de Fresnel desdiverses puissances apparente Sr (kVA)v En pratique une sommation arithmtique donnera le plus souvent un ordre degrandeur suffisant de Sa :Sa (kVA) = [(Pr (kW) x Ku x Ks) / ( x cos )]Cette puissance appele correspond au fonctionnelent normal de l'installation.b prise en compte directe du cos et du rendement au niveau de l'installationMoyennant certaines prcautions et une exprience d'installation similaire il peuttre suffisant d'estimer Sa en appliquant la valeur de Pu un rendement global et unfacteur de puissance global pour l'installation.Sa(kVA) = Pu (kW) / cos

Deuxime partie : dtermination de Pc (puissancemaximale consomme) et Pm (puissance maximaleretenue)Dtermination de Pc puissance consomme de la tranche horaire de la journela plus charge de lannePour tenir compte des pics de consommation ventuels, il faut dterminer la journela plus charge de lanne, cest--dire celle o, en plus des rcepteurs habituels,viennent sajouter des appareils de chauffage et/ou de climatisation leur chargemaximum.Il convient de dcouper cette journe en diffrentes tranches horaires et, pourchaque tranche horaire ainsi dfinie, de faire le bilan de la puissance des rcepteursfonctionnant simultanment pendant cette priode. Do la courbe defonctionnement de linstallation (exemples de courbes : figure a et figure b).La lecture de la courbe de fonctionnement dtermine la puissance maximaleconsomme Pc, exprime en kW.Si la puissance maximale consomme correspondait un pic passager de courtedure (entre quelques minutes et 2 heures maximum), il serait possible de laconsidrer comme une surcharge passagre (cf. courbes de surcharges admissiblesdu transformateur) de faon ne pas surcalibrer inutilement la puissance.Ceci apparat dans la figure b.Dtermination de PmSi Pu, la puissance maximale utilise, et Pc, la puissance maximale consomme ontdes valeurs du mme ordre de grandeur, on choisit la valeur la plus leve, soit Pm,Si Pu et Pc ont des valeurs trs diffrentes, il est souhaitable de vrifier depuis ledbut les estimations faites.Passage la puissance appelee correspondanteLa puissance appele maximale correspondante est obtenue en calculant pourPm retenu les kVA correspondant, par l'une des deux manires suivantes :b soit :Sm (kVA) = Pm (kW) / cos ou cos est le facteur de puissance moyen estim de l'installation, ventuellementdj utilis l'tape prcedenteb soit :Sm (kVA) = Sa (kVA) x Pm/PuPm/Pu coefficient correspondant la prise en compte du surplus de puissancencessaire par rapport la consommation normale.

6 12 18 24 t

Pc

P

figure a.

(kW)

6 12 18 24 t

Pc

Pp

P

figure b.

(kW)

1pK355


Tableau 1 : Cfficients pour priseen compte du facteur de puissance

cos coefficient1/cos

fours induction 0,02 50fours arc 0,20 5postes de soudure 0,25 4

0,30 3,330,35 2,86

moteurs 0,40 2,500,45 2,220,50 20,55 1,840,60 1,570,65 1,540,70 1,430,75 1,330,80 1,250,82 1,220,84 1,200,86 1,160,88 1,14

transformateurs 0,90 1,110,92 1,080,94 1,060,96 1,040,98 1,02

Choix final de la puissance du transformateurOn choisira en principe le transformateur de puissance apparente S(kVA) normaliseimmdiatement suprieure Sm dtermin prcdemment.Nanmoins, il faut prendre en compte pour ce choix les lments suivants :b sret de fonctionnement : si linstallation ne comprenait quun seul transformateur,il serait prudent de surcalibrer Pm de lordre de 25 %b influence de la temprature : conformment la CEI 76, la mthode decalcul prcdente nest valable que lorsque la temprature ambiante ne dpassepas 30 C en moyenne journalire et 20 C en moyenne annuelle avec un maximumde 40 C (au del il faut dclasser le transformateur)b extension ultrieure : si elle est prvue, en tenir compte dans la dtermination de Pmb facteur de puissance : il doit tre ramen, ct entre rseau, 0,928 pour viterles pnalits appliques par le distributeur dnergie :SkVA = PkW/0,928.Il faut noter, ce sujet, que la puissance dtermine pour le transformateursexprime en kVA (puissance apparente) alors que la puissance souscrite auprs dudistributeur dnergie sexprime en kW (puissance active).A noter galement que labonn dispose dun an pour modifier le contrat pass avecle distributeur dnergieb puissance de transformateur normalises.Les puissances habituelles de transformateurs sont :160 - 250 - 400 - 630 - 800 - 1000 - 1250 kVA.

Tableau 2 : Dtermination du nombre de kvar prvoir en casde compensation cos du nombre de kvar prvoir par kW de charge rcepteur pour relever le cos

0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96 0,980,40 1,688 1,750 1,805 1,861 1,924 1,998 2,0850,41 1,625 1,687 1,742 1,798 1,860 1,935 2,0210,42 1,564 1,626 1,681 1,738 1,800 1,874 1,9610,43 1,507 1,569 1,624 1,680 1,742 1,816 1,9030,44 1,441 1,503 1,558 1,614 1,677 1,751 1,8370,45 1,380 1,442 1,501 1,561 1,626 1,695 1,7840,46 1,329 1,391 1,446 1,502 1,567 1,636 1,7250,47 1,280 1,342 1,397 1,454 1,519 1,588 1,6770,48 1,226 1,288 1,343 1,400 1,464 1,534 1,6230,49 1,180 1,242 1,297 1,355 1,420 1,489 1,5780,50 1,182 1,194 1,248 1,303 1,369 1,441 1,5290,51 1,086 1,148 1,202 1,257 1,323 1,395 1,4830,52 1,044 1,106 1,160 1,215 1,281 1,353 1,4410,53 1,000 1,062 1,116 1,171 1,237 1,309 1,3970,54 0,959 1,021 1,076 1,130 1,196 1,268 1,3560,55 0,919 0,981 1,035 1,090 1,156 1,228 1,3160,56 0,885 0,947 0,996 1,051 1,117 1,189 1,2770,57 0,842 0,904 0,958 1,013 1,079 1,151 1,2390,58 0,805 0,867 0,921 0,976 1,042 1,114 1,2020,59 0,768 0,830 0,884 0,939 1,005 1,077 1,1650,60 0,734 0,796 0,849 0,905 0,971 1,043 1,1310,61 0,699 0,761 0,815 0,870 0,936 1,008 1,0960,62 0,665 0,727 0,781 0,836 0,902 0,974 1,0620,63 0,633 0,695 0,749 0,804 0,870 0,942 1,0300,64 0,600 0,662 0,716 0,771 0,837 0,909 0,9970,65 0,569 0,631 0,685 0,740 0,806 0,878 0,9660,66 0,538 0,600 0,654 0,709 0,775 0,847 0,9350,67 0,508 0,570 0,624 0,679 0,745 0,817 0,9050,68 0,479 0,541 0,595 0,650 0,716 0,788 0,8760,69 0,449 0,511 0,565 0,620 0,686 0,758 0,8400,70 0,420 0,482 0,536 0,591 0,657 0,729 0,8110,71 0,392 0,454 0,508 0,563 0,629 0,701 0,7830,72 0,363 0,425 0,479 0,534 0,600 0,672 0,7540,73 0,336 0,398 0,452 0,507 0,573 0,645 0,7270,74 0,309 0,371 0,425 0,480 0,546 0,618 0,7000,75 0,282 0,344 0,398 0,453 0,519 0,591 0,6730,76 0,255 0,317 0,371 0,426 0,492 0,564 0,6520,77 0,229 0,291 0,345 0,400 0,466 0,538 0,6200,78 0,203 0,265 0,319 0,374 0,440 0,512 0,5940,79 0,176 0,238 0,292 0,347 0,413 0,485 0,5670,80 0,150 0,212 0,266 0,321 0,387 0,459 0,5410,81 0,124 0,186 0,240 0,295 0,361 0,433 0,5150,82 0,098 0,160 0,214 0,269 0,335 0,407 0,4890,83 0,072 0,134 0,188 0,243 0,309 0,381 0,4630,84 0,046 0,108 0,162 0,217 0,283 0,355 0,4370,85 0,020 0,082 0,136 0,191 0,257 0,329 0,4170,86 0,062 0,109 0,167 0,230 0,301 0,3900,87 0,083 0,141 0,204 0,275 0,3640,88 0,054 0,112 0,175 0,246 0,3350,89 0,028 0,086 0,149 0,230 0,3090,90 0,058 0,121 0,192 0,281

K356


Surcharges

Prise en compte des surchargesPour ne pas provoquer un vieillissement prmatur du transformateur lessurcharges brves ou prolonges que l'on peut admettre doivent tre compensespar une charge "habituelle" plus faible. Les courbes qui suivent permettent dedterminer les surcharges journalires ou brves admissibles en fonction de lacharge habituelle du transformateur.Le chiffre en regard de la flche prcise, pour chaque courbe de surcharge, lerapport souhaitable entre la charge habituelle et la puissance nominale pour pouvoirtolrer la surcharge indique par la courbe.Les courbes sont donnes pour la temprature ambiante normale qui correspondselon la CEI 76 :b temprature ambiante de fonctionnement : -25 C +40 Cb temprature ambiante moyenne mensuelle du mois le plus chaud : 30 Cb temprature ambiante moyenne annuelle : 20 C.Dans le cas dune temprature ambiante maximum diffrente de 40 C etcommunique au constructeur, letransformateur est calcul en consquence et les courbes restent alors valables.

Surcharges cycliques journaliresSuivant la temprature ambiante du local dans lequel sera install lunit detransformation une surcharge journalire importante et prolonge peut tre admisesans (systmatiquement) compromettre la dure de vie du ou des transformateursen parallle. Les courbes de surcharges cycliques journalires ci-contre correspondentaux conditions de temprature ambiante de la CEI 76, indique plus haut.Exemple :Pour un transformateur immerg charg toute l'anne 80 % on lit sur la courbecorrespondant au cfficient 0,8 une surcharge journalire admissible d'environ120 % pendant 4 heures ou encore, 135 % pendant 2 heures.Service cyclique journalierCharges et surcharges temporaires admissibles en % de la puissance nominale.b transformateurs immergs

100

120

140

150

2 4 6 8 10 12

0,80,60,2

% de la puissance nominale

t (h)

b transformateurs Trihal

100

120

140

150

2 4 6 8 10 12

0,8

0,2

% de la puissance nominale

t (h)

Surcharges brvesDe mme lors des manuvres des rcepteurs, des surcharges brves mais trsimportantes peuvent apparatre (par exemple : dmarrage de moteur).Elles sont galement admissibles sous rserve quelles ne dpassent pas les limitesindiques par les courbes ci-contre.Exemple :Pour un transformateur sec charg toute l'anne 70 % on lit sur la courbecorrespondant au coefficient 0,7 une surcharge brve admissible d'environ 10 Inpendant 10 secondes ou encore, 5,2 In pendant 30 secondes.Surcharges brves admissiblesValeurs approximatives de la charge en multiple du courant nominal.b transformateurs immergs

x In

2

6

10

10 20 30 40 50 60

1,00,750,5

multiple du courant nominal

t (s)

4

8

b transformateurs Trihal

x In

2

6

10

105 30 60

0,90,80,7

multiple du courant nominal

t (s)

4

80,5


1pK357


Puissance totaleLorsquon utilise plusieurs transformateurs de mmepuissance en parallle, la puissance totale disponibleest gale la somme des puissances des appareils.Si les puissances sont diffrentes, la puissance totaledisponible est infrieure la somme des puissancesdes appareils coupls. Toutefois la puissance du plusgros transformateur ne doit pas dpasser deux foiscelle du plus petit.

Conditions de mises en parallleLe courant qui stablit entre les transformateurs misen parallle ne perturbe pas anormalement larpartition des charges sous rserve que :b les diffrents appareils soient aliments par le mmerseaub lon sefforce davoir entre les bornes BT desdiffrents appareils et le disjoncteur de couplage, desconnexions de mme longueur et de mmescaractristiquesb le constructeur soit prvenu ds l'offre. Il prendraalors toutes dispositions pour que :v les couplages (triangle toile, toile zig-zag, etc.) desdiffrents transformateurs aient des indices horairescompatiblesv les tensions de court-circuit des diffrents appareilssoient gales 10 % prsv la diffrence entre les tensions obtenues ausecondaire sur les divers appareils entre phasescorrespondantes ou entre ces phases et le neutre nesoit pas suprieure 0,4 %.Pour ces diffrentes raisons, il est trs important quil yait une compatibilit parfaite entre les appareils montsen parallle.Toutes prcisions devront tre donnes auconstructeur lors de la consultation concernant lesconditions dutilisation afin doptimiser le rendement delunit de transformation et dviter chauffementsanormaux, pertes cuivre inutile, etc.

protection

P = 100

gestiondessources

protection

P = 100

normal remplacement

1 2

protection

P = 100

gestiondessources

protection

P = x

normal remplacement

1 2

dpartsdelestablesP = 100 - x

dpartsprioritairesP = x

protection

P = x

gestiondessources

dparts delestables P = 100 - xdparts prioritaires P = x

protection

P = x

source auxiliaire

protection

trfo 1

gestiondessources

trfo 2

dparts delestablesdparts prioritaires

protection

trfo 3

protection

source auxiliaire

P = x P = x P = x

Raisons du choix et modes dassociationLe choix dutiliser plusieurs transformateurs plutt quun seul est li directement auxrcepteurs aliments et au besoin de continuit de service de ces rcepteurs.La solution retenue dpendra du bilan technico-conomique de chaque casdinstallation.En gnral, chaque transformateur en parallle peut fournir la totalit de la puissancencessaire l'installation.En se basant sur le fait que deux transformateurs en parallle ont une faible probabilitdtre indisponibles simultanment, la continuit de service sera amliore par lundes schmas suivants o la puissance fournir est 100 % en service normal et x %en service secouru.

Marche alterne de deux transformateursAucune marche en parallle nest possible. En labsence de source auxiliaireindpendante, il est possible dalimenter la protection du transformateur normal parle secondaire du transformateur de remplacement.Redondance totaleLa disparition de la tension en 1 entrane le basculement en 2, gnralement aprsouverture en 1, pour viter que 2 ne ralimente le dfaut ventuel en 1.Redondance partielleLa disparition de la tension en 1 entrane louverture du couplage du jeu de barrespuis le basculement sur 2.Les problmes de pointes de courant de renclenchement vont influer sur le choixde la puissance du transformateur de remplacement et ventuellement ncessiter unautomate de gestion de dlestage et relestage de chacun des dparts.

Marche en parallle de deux transformateursChaque transformateur pourrait assurer lalimentation de la protection de lautremais lindisponibilit dun transformateur va ncessiter, selon le risque encouru, deralimenter la protection par une autre source.La disparition de la tension issue de lun des transformateurs va entraner louverturedu couplage du jeu de barres et louverture du disjoncteur aval du transformateurincrimin pour viter de ralimenter un dfaut interne ventuel.

Deux transformateurs en parallle, un troisime enremplacementLes protections des transformateurs normaux 1 et 2 peuvent tre alimentespar le transformateur de remplacement 3 directement ou via une source auxiliaireindpendante.La disparition de la tension de lun des transformateurs normaux 1 ou 2 entranelouverture du disjoncteur aval correspondant (pour viter que les autrestransformateurs nalimentent un dfaut interne ventuel), un ventuel dlestage decertains dparts pour viter une surcharge et la fermeture du disjoncteur dutransformateur de remplacement 3.

Transformateurs associsen parallle

K358


Transformateurs bi-tensionset lvateurs

Primaire bi-tension HTASi le distributeur dnergie envisage plus ou moins brve chance un relvementde la tension dalimentation, il est souhaitable de prvoir un transformateur doubletension dalimentation.Deux cas peuvent alors se prsenter :b lutilisateur a besoin dans limmdiat de la pleine puissance de son appareil.Il doit alors prvoir un appareil de puissance nominale suprieure, ou dfautdemander au constructeur un appareil puissance conserve sous la plus faibledes deux tensionsb lutilisateur ne compte pas utiliser dans un premier temps la puissance totale deson appareil. Il peut alors commander simplement un appareil puissance rduitequi ne donnera sa pleine puissance que lors du relvement de la tensiondalimentation. Il lui suffira alors deffectuer la modification.Le changement de tension seffectue soit par un commutateur manuvrable horstension plac sur le couvercle dans le cas de transformateurs immergs, soit parchangement hors tension de barrettes dans le cas des transformateurs Trihal.

Secondaire bi-tensionSi lutilisateur a besoin dalimenter des rcepteurs sous des tensions diffrentes, ilpeut prvoir un transformateur double tension dutilisation.Deux cas peuvent se prsenter :b lutilisateur a besoin de la pleine puissance dans lune ou lautre des tensionsdutilisation : il prendra un appareil de puissance conserveb lutilisateur na pas besoin de la pleine puissance dans la plus petite tensiondutilisation : il prendra un appareil puissance rduite.Dans les deux cas, le dbit en 237 V ou en 410 V est simultan. Il y a 7 sorties sur letransformateur (2 x 3 phases et 1 neutre).

10 kV

P10 = P20

20 kV

conserveen 10/20 kV

conserveen 15/20 kV

15 kV

20 kV

P15 = P20Les transformateurs ont alors 7 sorties (2 x 3 phases + 1 neutre).

ExemplesPuissancerduiteen 15/20 kV

15 kV

20 kV

P15 = 0,90P20

Transformateurs lvateursUn transformateur lvateur lve une tension d'entre U une valeur U' > U.Ce type de transformateur est utilis essentiellement pour transformer en HTAune nergie produite par un groupe de secours BT lors :b soit d'une coupure intempestive du distributeurb soit de la dconnexion volontaire au rseau de distribution dans le cadre d'uncontrat EJP. Dans ce type de contrat, EDF dconnecte en effet l'abonn du rseaude distribution (moyennent pravis) pendant 25 jours par an, contre un tarif rduit.La technologie utilise est la mme que celle du transformateur abaisseur. Saparticularit provient de la dfinition du transformateur. Il faut prciser :b la tension primaire gnre par la source (par exemple groupe lectrogne 380ou 400 V)b la tension secondaire ncessaire pleine charge, avec le cos bien dfini (parexemple, s'il faut disposer de 20 000 V en charge cos = 0,8, il y a lieu de prvoirune MT de 21 000 V vide)b le couplage, qui dans sa formulation (normalise) doit reprsenter :v en premier, et en majuscule, la plus haute tensionv en second, et en minuscule, la plus basse tension.exemple : YN d 11 ou D Yn 11

plus haute plus bassetension tension(secondaire) (primaire)b le courant d'appel, qui en valeur relative peut tre plus lev pour unfonctionnement en lvateur qu'en abaisseur.

Puissancerduiteen 237/410 V

237 V

410 V

P P410 + P2370,75

conserveen 237/410 V

237 V

410 V

P P410 + P237


1pK359


Gnrateurs homopolaires

DfinitionUn gnrateur homopolaire permet de crer un neutre impdant sur un rseaulectrique n'en comportant pas, et de mettre ce rseau la terre travers cetteimpdance.L'impdance est calcule de faon limiter le courant de dfaut une valeurdtermine.

RalisationLe gnrateur homopolaire le plus couramment utilis est un transformateur deuxenroulements dont le primaire HTA est coupl en toile avec le neutre sorti etle secondaire BT coupl en triangle ouvert (2 bornes BT sorties).Il comporte en outre une rsistance :b soit ct HTA , sur la mise la terre du neutre primaireb soit ct BT sur le triangle ouvert (cas de la figure ci-contre).Dans ce dernier cas, le neutre HTA est mis directement la terre, et c'est l'ensembletransformateur + rsistance qui limite le courant de dfaut la valeur voulue.

Paramtres de calculValeur du courant de dfaut (Id)La valeur du courant de dfaut dpend du rseau que l'on veut protger.Le gnrateur homopolaire s'impose en particulier dans les rseaux alimentant desmachines tournantes, o le courant de dfaut maximum admissible est de l'ordre de20 25 A. Il faut que ce courant faible soit nanmoins > 2 Ic (Ic : courant de fuitecapacitif naturel la terre) pour rduire les surtensions de manuvre et permettreune dtection simple.Dans les rseaux de distribution, on adopte des valeurs plus leves (100 1000 A) plus faciles dtecter et permettant un bon amortissement des surtensionsde foudre.Dure du courant de dfautLa dure du courant de dfaut est celle ncessaire pour dtecter le dfaut et faireagir les protections en fonction des critres de slectivit choisis. En pratique ondemande en gnral au gnrateur homopolaire de supporter le courant de dfautpendant 2 5 secondes. Une dure de dfaut inutilement leve peut coter trs cher.Courant permanentLa seule source de courant homopolaire est constitue par les harmoniques de rang 3et multiples de 3.Il est difficile de connatre la valeur de ce courant homopolaire permanent. Pourtant,c'est lui qui dimensionne l'appareil, commencer par les enroulements dont lasection des conducteurs est surdimensionne par rapport ce qui serait ncessairepour tenir le courant de dfaut pendant la dure du dfaut.Si ce courant de dfaut permanent est suprieur une valeur comprise entre 6 et10 % du courant de dfaut, il devient ncessaire de faire un circuit magntiquecuirass ( 5 colonnes) pour permettre au flux homopolaire de se refermer ailleursqu' l'extrieur du transformateur.Aussi, on choisit en gnral une tenue permanente gale 0,10 Id (10 % du courantde limitation du dfaut).La valeur du courant permanent sert aussi de seuil de rglage de la dtection(seuil bas).Tout dfaut de valeur suprieure sera dtect et entranera une action, tout dfautde valeur infrieure sera support sans problme par le systme.Afin d'assurer un dclenchement des protections maximum de courant terre, onprendra un courant de rglage Ir y 0,8 Id (seuil haut).Seuils de dtection de protectionsOn aura en gnral 2 seuils de dtections au minimum :b seuil bas avec temporisation trs longue pour la protection du gnrateurhomopolaireb seuil haut pour assurer la slectivit des protections.

3 lo

lo lolo

GH

l dfaut "terre" = 3 Ioschma fonctionnel d'un gnrateur homopolaire.

GH

A B C N

Ra c

rseau

ralisation d'un gnrateur homopolaire.

K360


Protection des transformateurs

GnralitsInterface entre la moyenne et la basse tension, le transformateur subit toutes lesperturbations, aussi bien des rseaux situs en amont (coups de foudre, coupuresde ligne, etc.) quen aval.Les variations anormales de la temprature ambiante ou de la charge peuventprovoquer un chauffement des enroulements susceptible de compromettre la durede la vie de lappareil.Dautre part, dans le cas de transformateurs immergs, la rglementation franaiseimpose des dispositifs prvenant et/ou limitant les consquences dun incident (voirlogigramme page K352).Les systmes de protection sont :b les appareils de protection contre les dfauts situs en amont, gnralement sur lerseau du distributeur dnergie (parafoudres et limiteurs de surtentions)b les cellules de protection par fusible ou par disjoncteur contre les courts-circuits.b les DGPT2, appareils de protection spcifiques aux transformateurs immergs. Ilsont pour mission non seulement de signaler toute anomalie, mais aussi de donnerlalarme et de provoquer le dclenchement ds quils dtectent un dgagementgazeux ou une lvation de temprature anormale du dilectrique.b les sondes PTC places entre le circuit magntique et les enroulements BT destransformateurs Trihal. Elles dtectent des seuils de temprature pour donnerlalarme et provoquer le dclenchement.

Protections communes toutes les technologiesPointes denclenchementQuel que soit le type de transformateur, le calibrage des fusibles ou le rglage desdclencheurs des protections doit tenir compte des surintensits importantes quiapparaissent lors de la mise sous tension du transformateur. Elles peuvent dpasser10 fois son intensit nominale.Ce courant samortit suivant une loi exponentielle dont la constante de temps (c)dpend de la rsistance de lenroulement et de la charge au secondaire (courbeci-dessous).

ie

t

e

ie = e exp.-tc

Courant denclenchement vide d'un transformateur immerg.

Fonctionnement sans protection amontCertains transformateurs sont uniquement protgs contre les surcharges oucourts-circuits ct utilisation par un disjoncteur ou des fusibles BT.Cette disposition est employe lorsque de petites puissances sont en jeu (cas del'lectrification rurale - postes haut ou bas de poteau). Mais elle prsentel'inconvnient, en cas de dfaut interne, d'amener un dclenchement gnral de lapremire protection amont qui verra le dfaut.

Protection "masse-cuve"Cette disposition est recommande par la NF C13-200 ds que la puissance dutransformateur atteint 5 MVA, quelle que soit la technologie de transformateurutilise.La mise la masse de la cuve dun transformateur par lintermdiaire dun relaisindirect dintensit signale tout dfaut interne la masse et permet la mise horstension du transformateur. Des prcautions particulires doivent tre prises pourviter la mise la masse intempestive par les galets, dpart gaine....

Protection par dclencheurs indirectsLutilisation de transformateurs de courant et de relais appropris rend cetteprotection adaptable toutes les exigences.Lemploi de rducteurs dintensit permet en effet :b dalimenter les relais par des courants faiblesb de concevoir des relais larges plages de rglage tant en intensit quentemporisation avec combinaison possible de plusieurs fonctions.


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Protections spcifiques chaque technologie

QM DM1

bobine mission

source auxiliaire

DGPT(immerg)

ou sonde thermique(TRIHAL)

schma de principe d'action d'un DGPT2 ou d'une sonde sur lesprotections HTA.

Transformateurs immergs : DGPT2Le bloc relais DGPT2 (Dtection Gaz, Pression, Temprature, 2 niveaux) est undispositif qui dtecte les anomalies au sein du dilectrique liquide destransformateurs immergs tanches " remplissage total" : baisse de niveau oumission de gaz, lvation de pression et de temprature. Ce relais ferme uncontact qui va donner un ordre douverture la cellule de protection (QM ou DM1)du transformateur, assurant la mise hors tension du transformateur (exige par lesnormes).Cette protection repose sur :b la dtection des dgagements gazeux, car un incident interne provoque toujoursun dgagement gazeux plus ou moins important d la dcomposition des isolants(liquides ou solides) sous laction de larc lectriqueb la dtection dune anomalie dtanchit par la signalisation des baisses deniveau du dilectrique avec :v visualisation par flotteur 1v action lectrique par flotteur 2 en cas dune baisse importante de niveau.Nota : le complment de remplissage du transformateur peut tre fait facilement parla partie suprieure du bloc relais.b la dtection dune pression excessive dans la cuve du transformateur laide dun pressostat contact lectriquepr-rgl en usine 0,2 bars conformment la NF C 13-200b la dtection dune temprature anormale au sein du dilectrique.En plus d'une visualisation de la temprature par thermomtre cadran, deuxthermostats indpendants et rglables assurent, l'un l'alarme (rglage normal 90 C) et l'autre le dclenchement (rglage normal 100 C).Le DGPT2 rpond aux normes NF C 13-200 et NF C 17-300.

Transformateurs sec Trihal : protection thermiqueLa protection du transformateur sec enrob Trihal contre tout chauffement nuisiblepeut tre assur, sur demande et en option, par un contrle de temprature desenroulements. Deux dispositifs sont possibles suivant la tension del'enroulement surveill :b protection thermique directe par sonde PTC et convertisseur ZPrincipalement utilis pour les transformateurs Trihal HTA/BT, ce type de sonde coefficient de temprature positif (CTP ou PTC en Anglais) possde une rsistancequi accuse une forte pente partir d'une temprature nominale de seuilprdtermine lors de sa fabrication et non rglable (figure).Le principe est le suivant :Deux ensembles de 3 sondes PTC sont installes dans la partie active dutransformateur Trihal raison d'une sonde alarme 1 (150 C) et d'une sonde alarme 2(160 C) par phase, relies au convertisseur lectronique Z. Celui-ci comporte 2circuits de mesure indpendants, contrlant la variation de rsistance d'un ensemblede sonde.Les sondes sont places au cur du transformateur et voient leur rsistance crotrefortement lorsqu'elles percoivent une temprature suprieure leur temprature deseuil prdtermin. Cet accroissement est transform par le convertisseur Z eninversion de contact. Ces sondes sont places dans un tube-guide, ce qui permetleur remplacement ventuelb protection par image thermiquePrincipalement utilis pour les transformateurs Trihal HTB/HTA, l'image thermiquereproduit l'chauffement de l'enroulement secondaire (au lieu d'une mesure directedifficile dans ce cas) par l'intermdiaire d'un transformateur de courant aliment parce secondaire.Cette image thermique reoit les sondes PTC, relies au convertisseur Z, commepour la protection directe.

0

k rsistance

temprature (C)seuilcourbe schmatique caractristique d'une sonde PTC.

1 2

3

4

5

1 transformateur Trihal MT/MT2 transformateur de courant3 dispositif image thermique4 convertisseur Z5 signal de sortie

schma de principe de fonctionnement de laprotection par image thermique.Cet ensemble permet la mesure de la temprature laplus leve de l'enroulement. Il comprend unquipement thermo-magntique associ unersistance chauffante parcourue par un courantproportionnel celui traversant l'enroulement dont onveut contrler la temprature.

HTB/HTA

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Ventilation, normes de construction

VentilationDtermination de la hauteur et des sections des orifices de ventilationDans le cas gnral du refroidissement naturel (AN), la ventilation du poste a pourbut de dissiper par convection naturelle les calories produites par les pertes totalesdu transformateur en fonctionnement, ainsi que pour tous les quipements enservice dans le local.Une bonne ventilation sera constitue par un orifice dentre dair frais de section Sdans le bas du local et un orifice de sortie dair S situ en haut, sur la paroi opposedu local une hauteur H de lorifice dentre.Il faut noter quune circulation dair restreinte engendre une rduction de lapuissance nominale du transformateur.Formules de calcul de ventilation naturelle et S' = 1,10 x S

P = somme des pertes vide et des pertes dues la charge du transformateurexprime en kW.S = surface de lorifice darrive dair frais (grillage ventuel dduit) exprime en mm2.S = surface de lorifice de sortie dair (grillage ventuel dduit) exprime en mm2.H = hauteur entre les deux orifices exprime en m.Cette formule est valable pour une temprature ambiante moyenne de 20 C et unealtitude de 1 000 m.Ventilation force du localUne ventilation force du local est ncessaire en cas de temprature ambiantesuprieure 20 C, de local exigu ou mal ventil, de surcharges frquentes.Dbit conseill (m3/seconde) 20 C :0,10 P.P = pertes totales en kW gnres dans le local.L'extracteur devra tre positionn en partie haute (S') et pourra tre command parthermostat.

Rfrences des normes de constructionLe tableau ci-aprs donne les normes pour les transformateurs standards destinsau march Franais hors EDF, ou lexportation vers des pays avec spcificationsFranaises.Les spcifications techniques HN-52-S 20, HN-52-S 23, etc. qui sont des documentsde normalisations propres EDF ne sont pas cites ici.Des transformateurs immergs ou Trihal pourront tre raliss suivant des normestrangres. Nous consulter.Chaque norme ayant ses spcificits et son domaine dapplication, il est utile denconnatre lessentiel car elles dfinissent et indiquent de nombreux paramtrescaractrisant les spcificits du transformateur demand.Elles dfinissent entre autres :b les symboles de refroidissement afin didentifier rapidement la technologie dunappareilb les niveaux disolementb les conditions normales de serviceb les limites dchauffement, etc.Le tableau ci-contre rcapitule l'essentiel des normes concernant les transformateursimmergs et secs.

S'

S

H

ventilateuroptionnel

Les normes des transformateurs secs enrobs (type Trihal) ont t rcemmentharmonises aux niveaux Europen et Franais. La norme NF C 52-726 dfinit ainsides types de risques et des classes de comportement correspondant des essaisprcis.

Les transformateurs Trihal rpondent aux exigences les plus svres :b classe F1 de comportement au feu (F2 correspond un accord spcial entreconstructeur et distributeur)b classe E2 de comportement vis vis de l'environnementb classe C2 climatique.La norme NF C 52-115 impose la classe F1 et prcise notamment les performanceslectriques et le niveau de dcharges partielles.Les transformateurs de type Trihal font ainsi l'objet d'une normalisation harmonise,prcise qui va dans le sens d'un renforcement de la scurit d'utilisation.Ce type de transformateur est devenu ainsi obligatoire pour les postes d'intrieurdes immeubles de grande hauteur (IGH).

2

0,18 PH

S =

transformateurs immergs normes applicablespuissance : 50 3 150 kVA NF C 52-100, NF C 52-112, CEI 76tensions : HTA y 36 kV

213 y BT y 1 100 Vpuissance : > 3 150 kVA NF C 52-100, CEI 76tensions : HTB > 36 kV

213 y BT y 1 100 Vet autres castransformateurs Trihal NF C 52-100, NF C 52-115, NF C 52-726 CEI 76, CEI 726

type de risque classes comportementF : feu F0, F1, F2.E : environnement E0, E1, E2C : climatique C1, C2


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Refroidissement, isolement,textes officiels

Symboles du mode de refroidissementQuatre lettres suffisent pour dfinir la technologie du mode de refroidissement duntransformateur :b la premire indique le fluide de refroidissement en contact avec les enroulements ;ainsi O correspond l'huile (Oil en Anglais)b la seconde, le mode de circulation de ce fluide ; deux modes sont possibles :N pour ventilation Naturelle (Natural),F pour ventilation Force (Forced)b la troisime, le fluide de refroidissement externe ; ainsi A correspond Airb la quatrime, le mode de circulation de cet agent extrieur, de type N ou F.Seuls les transformateurs de type sec pour lesquels les parties actives sontdirectement refroidies par lair extrieur sont dfinis par deux lettres.Un transformateur immerg dans lhuile minrale et refroidissement naturel serade type ONAN.Si lon ajoute des ventilateurs sur les radiateurs il devient de type ONAF.Dans le cas de fonctionnement possible avec ou sans ventilateur, on prcisera typeONAN/ONAF*.Un transformateur Trihal (type sec enrob) refroidissement naturel est du type AN.Si lon ajoute des ventilateurs, il devient de type AF.Dans le cas de fonctionnement possible avec ou sans ventilateur, il est prcis typeAN/AF*.* Dans ce cas la puissance du transformateur en ONAN ou AN est infrieure celle en ONAF ou AF.premire lettre : fluide de refroidissement interne en contact avec les enroulementsO huile minrale ou liquide isolant de synthse de point de feu i 300 CK liquide isolant avec point de feu > 300 CL liquide isolant point de feu non mesurabledeuxime lettre : mode de circulation du fluide de refroidissement interneN circulation par thermosiphon travers le systme de refroidissement et les enroulementsF circulation travers le systme de refroidissement, circulation

par thermosiphon dans les enroulementsD circulation force travers le systme de refroidissement et dirige du systme

de refroidissement jusqu'aux enroulements principaux au moins troisime lettre : fluide de refroidissement externeA airW eauquatrime lettre : mode de circulation du fluide de refroidissement externeN convection naturelleF circulation force (ventilateurs, pompes)

Niveaux disolementCes niveaux sont les mmes que pour l'appareillage lectrique :

tension la plus leve pour le matriel (kV eff) 7,2 12 17,5 24 36 52 72,5tension de tenue frquence industrielle 50 Hz-1 mn (kV eff) 20 28 38 50 70 95 140tension assigne de tenue au choc 1,2/50 ms (kV crte) 60 75 95 125 170 250 325

Un transformateur immerg dans lhuile minrale ou Trihal avec une tension primairede 20 kV sera dfini par une tension la plus leve de : 24 kV (125/50 kV).

Textes officiels, normes de scuritet dexploitationMinistre du travailb dcret N 88-1056 du 14 novembre 1988 pour la protection des travailleursv arrt du 8 dcembre 1988 (paru au JO du 20 dcembre 1988) : dispositionsassurant la mise hors de porte des parties actives au moyen dobstacles dans leslocaux et emplacements de travail autres que ceux risques particuliers de choclectrique (impose un IP 3. pour la HTA)v section V article 42 du dcret N 88-1056 et arrt du 17 janvier 1989 (paru au JOdu 2 fvrier 1989) : mesure de prvention des risques dincendie prsents parlpandage et linflammation des dilectriques liquides inflammables utiliss dans lesmatriels lectriques.Cet arrt est harmonis avec les normes NF C 27-300 et NF C 17-300 ; seuls lesliquides isolants halognes pour transformateurs (LIHT) napparaissent pas danslarrtb NF C 27-300 (aot 1988) : "classification des dilectriques liquides daprs leurcomportement au feu" : huile minrale classe O1 (huile silicone classe K3)b NF C 17-300 (aot 1988) : "conditions dutilisation des dilectriques liquides" ;premire partie : risques dincendie : cette norme donne les mesures de protectionminimales contre les risques dincendie.Ministre de lenvironnementb dcret 77-254 du 8 mars 1977 et dcret 85-387 du 29 mars 1985 modifiant ledcret 79-981 du 21 novembre 1979 portant rglementation sur la rcupration deshuiles usagesb dcret 92-1074 titre 6 du 2 octobre 1992 abaissant la teneur admissible des PCB(Polychlorobiphnile) de 100 50 PPMb directive des communauts Europennes du 18 juin 1991 qui permet aux tatsmembres d'interdire sur le territoire l'emploi des transformateurs Ugilec. Cette ventea t interdite en France, mme pour des matriels d'occasion partir du 18 juin 1994.

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