S1.3 LA DISTRIBUTION - Freealternatif33.free.fr/2RNCAP13-S1-3-TRANSFO-APP.pdfCAP PROELEC CFA Lycée Gustave EIFFEL S1.3 POSTES DE TRANSFORMATION ET TRANSFORMATEURS RNCAP13-S1-3-TRANSFO-APP

CAP PROELEC CFA Lycée Gustave EIFFELS1.3 POSTES DE TRANSFORMATION ET TRANSFORMATEURS RNCAP13-S1-3-TRANSFO-APP

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S1.3 LA DISTRIBUTIONPOSTES DE TRANSFORMATION ET

TRANSFORMATEURS

1 ) LES POSTES DE TRANSFORMATION1.1) Postes de livraison HTA/BT1.2) Procédures d’exploitation

2 ) LES TRANSFORMATEURS2.1 ) Constitution2.2 ) Caractéristiques des transformateurs

Savoir S1.3 S3.1 S5.1 S5.2

Niveau de Maîtrise 2 4 3 3


FICHECONTRAT

COURS TRANSFORMATEURS

THEME : PRODUCTION TRANSPORT DISTRIBUTION

Nom :

Prénom :

Capacités Fonctions Compétences

C1 S’INFORMEROrganisation

Mise en Service

C1-2 : Associer les éléments réels d’une installation aux symboles graphiques normalisés.C1-8 : Identifier et repérer dans les ressources documentaires les procédures normatives qui permettent la mise en service d'une installation

C3 COMMUNIQUER Organisation

C3-2 : Signaler les difficultés rencontrées dans l'exécution de la tâcheC3-4 : Rendre compte oralement ou par écrit

Savoirs associésS1.3 : Distribution Transformation de TensionS3.1 : Canalisations ÉlectriquesS5.1 : Le Risque ÉlectriqueS5.2 : Formation et Habilitation

MISE EN SITUATION

Les transformateurs sont un élément clé de la distribution de l'énergie électrique.

Élévateurs à la sortie des centres de production d'énergie, ils permettent de limiter les pertes et chutes de tension en ligne.

Abaisseurs à l'approche des consommateurs, ils permettent de délivrer l'énergie électrique à une tension suppor-table pour les appareils et récepteurs, mais aussi pour garantir des procédures de sécurité électrique raisonnable-ment acceptables.

Nous allons voir dans ce cours des éléments de technologie de ces transformateurs.

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I. Postes de transformation

En France il existe plus de 400.000 postes de transformation qui permettent de passer de la tension 20.000V (HTA) en triphasé 230/410V (BT)

1.1) Postes de livraison HTA/BT

En fonction des besoins en énergie électrique des utilisateurs , il existe différents postes de livraison d’énergie :

- le logement individuel utilise l’énergie BT distribuée par le réseau EDF de 3 kVA à 36 kVA- pour les usages professionnels entre 36 kVA et 250 kVA , la desserte se fait en BT à partir des

postes HTA / BT- pour les puissances supérieures à 250 kVA , la livraison de l’énergie se fait en 20 kV (HT) ou plus

selon la puissance envisagée

1.1.1 Conception générale d’un poste

Un poste de livraison reçoit de l’énergie du réseau HTA , la transforme en BT et assure la protection des personnes , du matériel , le comptage de l’énergie et ne doit pas perturber le réseau amont de distribution.

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1.1.2 Postes sur poteau

Le transformateur et l’appareillage sont fixés sur le poteau , l’alimentation est aérienne ; le départ s’effectue en souterrain ou en aérien .

Postes sur Poteau

a) Protection Du côté haute tension , la protection contre la foudre est assurée par des parafoudres , un interrupteur à fusibles protège le transformateur contre les court-circuits. Du côté basse tension , un disjoncteur assure la protection contre les surintensités .

b) Transformateurs utilisés

Les puissances sont de 25 , 50 , 100 kVA , les tensions au secondaire de 230V entre phase et neutre , 400 V entre phase , tensions en charge

Schéma d’un poste sur poteau

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1.1.3 Postes préfabriqués

Ces postes peuvent être soit en bas de poteaux , soit sur une plate-forme extérieure. Le raccordement s’effectue par câbles soit au réseau aérien , soit au réseau souterrain.

Schéma d’un poste préfabriqué

Ces postes sont très compacts et leur mise en place très rapide. Le tableau BT comporte soit un interrupteur avec fusibles soit un disjoncteur avec coupure visible. La puissance du transformateur est comprise entre 160 kVA et 1000 kVA.

Ces postes sont en général munis d’un tableau de comptage et le transformateur est protégé côté HT.

1.1.4 Postes d’intérieur

L’installation d’un poste de livraison en intérieur se justifie lorsqu’on protéger l’appareillage HT ou BT du poste contre les fortes variations de température ou lorsque les puissances sont importantes.

Schéma d’un poste d’intérieur

On distingue les postes dont l’appareillage HT est sous enveloppe métallique et les postes équipés d’appareillage HT sans enveloppe. Dans ce dernier cas , le poste est dit ouvert , cette disposition est de moins en moins utilisée.

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1.2) Procédures d’exploitation

Dans toute installation de haute tension (HTA) , il faut veiller continuellement à assurer :

- la continuité du service- la sécurité des personnes , des biens , de l’installation.

Pour remplir ces conditions , il est nécessaire d’avoir prévu à la construction du poste :

- les manœuvres à accomplir en cas d’accident - le personnel habilité à accomplir ces manœuvres- les consignes à appliquer.

Cet ensemble de mesures est regroupé dans les procédures d’exploitation.

1.2.1 Couplage

Pour satisfaire des conditions d’exploitation telles que :

- demande supplémentaire en énergie- transfert d’énergie ,

on peut être amené à coupler une autre arrivée HTA sur la distribution ou à coupler un transformateur supplémentaire ou à s’alimenter avec un groupe de secours , moteur thermique entraînant un alternateur.

Couplage d’un alternateur de secours

1.2.2 Coupure

Il s’agit soit d’une coupure en cas défaut , soit d’une coupure volontaire pour une intervention sur l’installation.

A) Coupure en cas de défaut

- le défaut peut être externe au poste de transformation ; dans ce cas , la coupure s’effectue automatiquement par le système de protection.

- le défaut peut être interne au poste de transformation ; dans ce cas il faut isoler le poste de toute alimentation et relier les parties normalement en HTA à la terre , à l’aide du sectionneur de terre

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B) Coupure volontaire

Il s’agit d’intervenir sur l’installation pour une réparation ou une modification et dans ce cas on doit :

- couper l’arrivée du courant à l’aide de l’appareil de commande situé en amont (disjoncteur , sectionneur)

- couper le courant en aval (disjoncteur)- relier le circuit HTA à la terre- effectuer les condamnations en utilisant les verrouillages à clés.

1.2.3 Verrouillages d’exploitation

L’utilisateur d’une distribution doit pouvoir effectuer certaines interventions : changer des fusibles , intervenir sur le transformateur. Pour cela il doit faire une coupure en aval et une coupure en amont :

- couper le circuit- l’isoler du réseau- effectuer la mise à la terre

Pour être certain que toutes ces conditions sont bien réalisées , on utilise des verrouillages avec des clés sur les organes de manœuvre du matériel.

Il s’agit d’interdire toute manœuvre de remise en service intempestive.

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2 ) Les transformateurs

Pour éviter les pertes par effet Joule , dans les lignes de transport ou de distribution d’énergie électrique , on doit élever le tension. On résout ce problème en utilisant des transformateurs élévateurs ou abaisseurs de tension qui fonctionnent en courant alternatif.

2.1 ) Constitution

2.1.1 Constitution générale

Le transformateur est une machine d’induction qui comporte principalement deux circuits.

Principe général d’un transformateur

a) un circuit magnétique

Son rôle est de canaliser le flux d’induction , il est réalisé en matériaux magnétiques sous forme d’empilage de tôles d’acier au silicium.Plus les tôles sont de qualité , meilleur est le rendement.

b) un circuit électrique

Il comporte deux parties distinctes :

- l’enroulement basse tension situé près du noyau du circuit magnétique et bobiné sur un cylindre isolant ,

- l’enroulement haute tension. Pour éviter des différences de potentiel très fortes entre les spires d’extrémité , on réalise cet enroulement sous forme de bobines plates ou galettes empilées les unes sur les autres et montées en série.

2.1.2 Le refroidissement

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Suivant les puissances et les conditions d’utilisation , on trouvera des transformateurs à refroidissement naturel ou forcé par des ventilateurs.Les calories émises par le transformateur sont véhiculées à l’extérieur par un fluide caloporteur , isolé et ayant de bonnes qualités de conduction thermique.

Deux types de refroidissement sont employés actuellement : - les transformateurs immergés dans une cuve contenant de l’huile qui assure le transfert des

calories entre le transformateur et la cuve munie d’ailettes- les transformateurs à refroidissement dans l’air : les bobinages sont imprégnés de résines

synthétiques et en contact avec l’air ambiant.

Refroidissement par ventilateurs Transformateur immergé

2.1.3 Classification des transformateurs

a) petits transformateursils ont des puissances de moins de 1 kVA en général monophasés

b) transformateurs spécialisésils ont des puissances de 1 à 25 kVA , soit en monophasé , soit en triphasé

c) transformateurs de distribution- transformateurs sur poteaux de 25-50-100 kVA- transformateurs dans des postes de distribution 100 à 2000 kVA

d) transformateurs pour le transport et la distributionils ont des puissances de 2000 kVA à 1350 MVA

e) transformateurs spéciauxce sont des transformateurs pour les postes de soudure à l’arc , les fours à induction , les transformateurs de mesure, etc.

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2.2 ) Caractéristiques des transformateurs

Un transformateur de distribution est défini par ses caractéristiques électriques et ses caractéristiques de construction.

2.2.1 Caractéristiques électriques

a) puissance assignéeC’est la puissance appelée par l’utilisation qu’un transformateur peut effectivement fournir , sans échauffement anormal. On l’appelle aussi puissance nominale.

Gamme de puissance : 25 – 50 –100 – 160 – 250 – 400 – 630 – 800 – 1000 – 1250 – 1600 – 2000 – 2500 kVA

b) tensions assignéesGénéralement les transformateurs de distribution sont abaisseurs , c’est-à-dire qu’ils sont alimentés en HTA et qu’ils délivrent une basse tension en 230 / 400 V

Exemple de tensions : - Primaire : tension assignée : 15kV- Secondaire : tension assignée : 230 / 410 V

c) fréquencesElles sont de 50 Hz ou de 60 Hz

d) Courant assignéC’est le courant que le transformateur peut débiter à pleine charge , on l’appelle aussi courant nominal.Exemple : transformateur de 400 kVA , courant assigné secondaire 563 A

e) Tension de court-circuitC’est la tension à laquelle on alimente le transformateur , pour effectuer un essai en mettant le secondaire en court-circuit et en faisant débiter le courant nominal au secondaire. La valeur de tension de court-circuit permet d’effectuer des calculs de rendement.

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2.2.2 La plaque signalétique

Sur la plaque on trouve :

a) les caractéristiques principales

- les références du constructeur , le numéro de fabrication , la date , le poids- la puissance apparente S (VA) du transformateur- la tension primaire U1 (V) et le courant primaire I1 (A) - la tension secondaire U2 (V) et le courant secondaire I2 (A)- le couplage (exemple : Dyn11)- la tension réduite de court-circuit Ucc (%)- les tensions d’essai d’isolement

b) les indices horaires

A chaque couplage des enroulements primaires et secondaire correspond un indice horaire (de 30° en 30°) , soit 12 déphasages différents.

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2.2.3 Les couplages des transformateurs

Pour des raisons de continuité de service , ou de variation journalières ou saisonnières de consommation d’énergie , il est intéressant de pouvoir coupler deux ou plusieurs transformateurs en parallèle.

Pour effectuer le couplage de deux sources différentes , il faut respecter les conditions suivantes :

- Puissance : la puissance totale disponible est la somme des puissances des transformateurs. Si les puissances des transformateurs sont différentes , la puissance du plus gros transformateur ne doit pas dépasser deux fois la puissance du plus petit.

- Réseau : les transformateurs sont alimentés par le même réseau- Connexions : mêmes longueurs de connexion surtout côté BT- Même indice horaire de couplage des enroulements- Tension de courts-circuits égales à 10% près- Tension secondaires très peu différentes selon la charge

a) couplage des enroulements

- couplage étoile

- couplage triangle

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- couplage zig-zag-

le couplage zig-zag donne une meilleure répartition des tensions en réseau BT équilibré

b) désignation des couplages

Elle s’effectue par deux lettres et un nombre (exemple : Dy11)

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S1.3 LA DISTRIBUTIONI. Postes de transformation1.1) Postes de livraison HTA/BT1.1.1 Conception générale d’un poste1.1.2 Postes sur poteau1.1.3 Postes préfabriqués1.1.4 Postes d’intérieur

1.2) Procédures d’exploitation1.2.1 Couplage1.2.2 Coupure1.2.3 Verrouillages d’exploitation

2 ) Les transformateurs2.1 ) Constitution2.1.1 Constitution générale2.1.2 Le refroidissement2.1.3 Classification des transformateurs

2.2 ) Caractéristiques des transformateurs2.2.1 Caractéristiques électriques2.2.2 La plaque signalétique2.2.3 Les couplages des transformateurs

Documents

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