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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) Procdures dexploitation
2 ) LES TRANSFORMATEURS2.1 ) Constitution2.2 ) Caractristiques
des transformateurs
Savoir S1.3 S3.1 S5.1 S5.2
Niveau de Matrise 2 4 3 3
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FICHECONTRAT
COURS TRANSFORMATEURS
THEME : PRODUCTION TRANSPORT DISTRIBUTION
Nom :
Prnom :
Capacits Fonctions Comptences
C1 SINFORMEROrganisation
Mise en Service
C1-2 : Associer les lments rels dune installation aux symboles
graphiques normaliss.C1-8 : Identifier et reprer dans les
ressources documentaires les procdures normatives qui permettent la
mise en service d'une installation
C3 COMMUNIQUER Organisation
C3-2 : Signaler les difficults rencontres dans l'excution de la
tcheC3-4 : Rendre compte oralement ou par crit
Savoirs associsS1.3 : Distribution Transformation de TensionS3.1
: Canalisations lectriquesS5.1 : Le Risque lectriqueS5.2 :
Formation et Habilitation
MISE EN SITUATION
Les transformateurs sont un lment cl de la distribution de
l'nergie lectrique.
lvateurs la sortie des centres de production d'nergie, ils
permettent de limiter les pertes et chutes de tension en ligne.
Abaisseurs l'approche des consommateurs, ils permettent de
dlivrer l'nergie lectrique une tension suppor-table pour les
appareils et rcepteurs, mais aussi pour garantir des procdures de
scurit lectrique raisonnable-ment acceptables.
Nous allons voir dans ce cours des lments 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 triphas
230/410V (BT)
1.1) Postes de livraison HTA/BT
En fonction des besoins en nergie lectrique des utilisateurs ,
il existe diffrents postes de livraison dnergie :
- le logement individuel utilise lnergie BT distribue par le
rseau EDF de 3 kVA 36 kVA- pour les usages professionnels entre 36
kVA et 250 kVA , la desserte se fait en BT partir des
postes HTA / BT- pour les puissances suprieures 250 kVA , la
livraison de lnergie se fait en 20 kV (HT) ou plus
selon la puissance envisage
1.1.1 Conception gnrale dun poste
Un poste de livraison reoit de lnergie du rseau HTA , la
transforme en BT et assure la protection des personnes , du matriel
, le comptage de lnergie et ne doit pas perturber le rseau amont de
distribution.
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1.1.2 Postes sur poteau
Le transformateur et lappareillage sont fixs sur le poteau ,
lalimentation est arienne ; le dpart seffectue en souterrain ou en
arien .
Postes sur Poteau
a) Protection Du ct haute tension , la protection contre la
foudre est assure par des parafoudres , un interrupteur fusibles
protge le transformateur contre les court-circuits. Du ct basse
tension , un disjoncteur assure la protection contre les
surintensits .
b) Transformateurs utiliss
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
Schma dun poste sur poteau
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1.1.3 Postes prfabriqus
Ces postes peuvent tre soit en bas de poteaux , soit sur une
plate-forme extrieure. Le raccordement seffectue par cbles soit au
rseau arien , soit au rseau souterrain.
Schma dun poste prfabriqu
Ces postes sont trs compacts et leur mise en place trs 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 gnral munis dun tableau de comptage et le
transformateur est protg ct HT.
1.1.4 Postes dintrieur
Linstallation dun poste de livraison en intrieur se justifie
lorsquon protger lappareillage HT ou BT du poste contre les fortes
variations de temprature ou lorsque les puissances sont
importantes.
Schma dun poste dintrieur
On distingue les postes dont lappareillage HT est sous enveloppe
mtallique et les postes quips dappareillage HT sans enveloppe. Dans
ce dernier cas , le poste est dit ouvert , cette disposition est de
moins en moins utilise.
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1.2) Procdures dexploitation
Dans toute installation de haute tension (HTA) , il faut veiller
continuellement assurer :
- la continuit du service- la scurit des personnes , des biens ,
de linstallation.
Pour remplir ces conditions , il est ncessaire davoir prvu la
construction du poste :
- les manuvres accomplir en cas daccident - le personnel habilit
accomplir ces manuvres- les consignes appliquer.
Cet ensemble de mesures est regroup dans les procdures
dexploitation.
1.2.1 Couplage
Pour satisfaire des conditions dexploitation telles que :
- demande supplmentaire en nergie- transfert dnergie ,
on peut tre amen coupler une autre arrive HTA sur la
distribution ou coupler un transformateur supplmentaire ou
salimenter avec un groupe de secours , moteur thermique entranant
un alternateur.
Couplage dun alternateur de secours
1.2.2 Coupure
Il sagit soit dune coupure en cas dfaut , soit dune coupure
volontaire pour une intervention sur linstallation.
A) Coupure en cas de dfaut
- le dfaut peut tre externe au poste de transformation ; dans ce
cas , la coupure seffectue automatiquement par le systme de
protection.
- le dfaut peut tre interne au poste de transformation ; dans ce
cas il faut isoler le poste de toute alimentation et relier les
parties normalement en HTA la terre , laide du sectionneur de
terre
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B) Coupure volontaire
Il sagit dintervenir sur linstallation pour une rparation ou une
modification et dans ce cas on doit :
- couper larrive du courant laide de lappareil de commande situ
en amont (disjoncteur , sectionneur)
- couper le courant en aval (disjoncteur)- relier le circuit HTA
la terre- effectuer les condamnations en utilisant les
verrouillages cls.
1.2.3 Verrouillages dexploitation
Lutilisateur dune 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- lisoler du rseau- effectuer la mise la
terre
Pour tre certain que toutes ces conditions sont bien ralises ,
on utilise des verrouillages avec des cls sur les organes de
manuvre du matriel.
Il sagit dinterdire toute manuvre de remise en service
intempestive.
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2 ) Les transformateurs
Pour viter les pertes par effet Joule , dans les lignes de
transport ou de distribution dnergie lectrique , on doit lever le
tension. On rsout ce problme en utilisant des transformateurs
lvateurs ou abaisseurs de tension qui fonctionnent en courant
alternatif.
2.1 ) Constitution
2.1.1 Constitution gnrale
Le transformateur est une machine dinduction qui comporte
principalement deux circuits.
Principe gnral dun transformateur
a) un circuit magntique
Son rle est de canaliser le flux dinduction , il est ralis en
matriaux magntiques sous forme dempilage de tles dacier au
silicium.Plus les tles sont de qualit , meilleur est le
rendement.
b) un circuit lectrique
Il comporte deux parties distinctes :
- lenroulement basse tension situ prs du noyau du circuit
magntique et bobin sur un cylindre isolant ,
- lenroulement haute tension. Pour viter des diffrences de
potentiel trs fortes entre les spires dextrmit , on ralise cet
enroulement sous forme de bobines plates ou galettes empiles les
unes sur les autres et montes en srie.
2.1.2 Le refroidissement
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Suivant les puissances et les conditions dutilisation , on
trouvera des transformateurs refroidissement naturel ou forc par
des ventilateurs.Les calories mises par le transformateur sont
vhicules lextrieur par un fluide caloporteur , isol et ayant de
bonnes qualits de conduction thermique.
Deux types de refroidissement sont employs actuellement : - les
transformateurs immergs dans une cuve contenant de lhuile qui
assure le transfert des
calories entre le transformateur et la cuve munie dailettes- les
transformateurs refroidissement dans lair : les bobinages sont
imprgns de rsines
synthtiques et en contact avec lair ambiant.
Refroidissement par ventilateurs Transformateur immerg
2.1.3 Classification des transformateurs
a) petits transformateursils ont des puissances de moins de 1
kVA en gnral monophass
b) transformateurs spcialissils ont des puissances de 1 25 kVA ,
soit en monophas , soit en triphas
c) transformateurs de distribution- transformateurs sur poteaux
de 25-50-100 kVA- transformateurs dans des postes de distribution
100 2000 kVA
d) transformateurs pour le transport et la distributionils ont
des puissances de 2000 kVA 1350 MVA
e) transformateurs spciauxce sont des transformateurs pour les
postes de soudure larc , les fours induction , les transformateurs
de mesure, etc.
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2.2 ) Caractristiques des transformateurs
Un transformateur de distribution est dfini par ses
caractristiques lectriques et ses caractristiques de
construction.
2.2.1 Caractristiques lectriques
a) puissance assigneCest la puissance appele par lutilisation
quun transformateur peut effectivement fournir , sans chauffement
anormal. On lappelle aussi puissance nominale.
Gamme de puissance : 25 50 100 160 250 400 630 800 1000 1250
1600 2000 2500 kVA
b) tensions assignesGnralement les transformateurs de
distribution sont abaisseurs , cest--dire quils sont aliments en
HTA et quils dlivrent une basse tension en 230 / 400 V
Exemple de tensions : - Primaire : tension assigne : 15kV-
Secondaire : tension assigne : 230 / 410 V
c) frquencesElles sont de 50 Hz ou de 60 Hz
d) Courant assignCest le courant que le transformateur peut
dbiter pleine charge , on lappelle aussi courant nominal.Exemple :
transformateur de 400 kVA , courant assign secondaire 563 A
e) Tension de court-circuitCest la tension laquelle on alimente
le transformateur , pour effectuer un essai en mettant le
secondaire en court-circuit et en faisant dbiter le courant nominal
au secondaire. La valeur de tension de court-circuit permet
deffectuer des calculs de rendement.
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2.2.2 La plaque signaltique
Sur la plaque on trouve :
a) les caractristiques principales
- les rfrences du constructeur , le numro 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 rduite de court-circuit Ucc
(%)- les tensions dessai disolement
b) les indices horaires
A chaque couplage des enroulements primaires et secondaire
correspond un indice horaire (de 30 en 30) , soit 12 dphasages
diffrents.
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2.2.3 Les couplages des transformateurs
Pour des raisons de continuit de service , ou de variation
journalires ou saisonnires de consommation dnergie , il est
intressant de pouvoir coupler deux ou plusieurs transformateurs en
parallle.
Pour effectuer le couplage de deux sources diffrentes , il faut
respecter les conditions suivantes :
- Puissance : la puissance totale disponible est la somme des
puissances des transformateurs. Si les puissances des
transformateurs sont diffrentes , la puissance du plus gros
transformateur ne doit pas dpasser deux fois la puissance du plus
petit.
- Rseau : les transformateurs sont aliments par le mme rseau-
Connexions : mmes longueurs de connexion surtout ct BT- Mme indice
horaire de couplage des enroulements- Tension de courts-circuits
gales 10% prs- Tension secondaires trs peu diffrentes selon la
charge
a) couplage des enroulements
- couplage toile
- couplage triangle
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- couplage zig-zag-
le couplage zig-zag donne une meilleure rpartition des tensions
en rseau BT quilibr
b) dsignation des couplages
Elle seffectue 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 gnrale dun poste1.1.2 Postes sur
poteau1.1.3 Postes prfabriqus1.1.4 Postes dintrieur
1.2) Procdures dexploitation1.2.1 Couplage1.2.2 Coupure1.2.3
Verrouillages dexploitation
2 ) Les transformateurs2.1 ) Constitution2.1.1 Constitution
gnrale2.1.2 Le refroidissement2.1.3 Classification des
transformateurs
2.2 ) Caractristiques des transformateurs2.2.1 Caractristiques
lectriques2.2.2 La plaque signaltique2.2.3 Les couplages des
transformateurs