| Titre : |
Les transformateurs électriques : Fonctionnement, mise en oeuvre et exploitation |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Lambert Michel, Auteur |
| Editeur : |
Belgique : Dunod |
| Année de publication : |
2016 |
| Importance : |
288 p. |
| Présentation : |
couv.ill |
| Format : |
23 cm. |
| ISBN/ISSN/EAN : |
978-2-10-072224-2 |
| Note générale : |
index : 285. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Tags : |
Les transformateurs électriques |
| Index. décimale : |
E537 |
| Résumé : |
Les transformateurs sont des éléments essentiels des réseaux d’énergie électrique à haute tension. Ils participent à la recherche de l’efficacité énergétique et à la sûreté d’approvisionnement. Le but de cet ouvrage est de mettre en perspective les rôles des transformateurs dans les réseaux publics et industriels. Il précise leurs conditions de mise en oeuvre et d’exploitation ainsi que leur impact sur les systèmes électriques déséquilibrés et sur le fonctionnement des plans de protection.
Il est dédié aux ingénieurs et techniciens impliqués dans la conception et l’exploitation des réseaux d’énergie électrique à haute tension. Il sera également utile aux enseignants et aux étudiants en génie électrique. Points forts : Un contenu issu de l’expérience de l’auteur sur le terrain. Des exemples pratiques. Une lecture facilitée par 199 figures et 60 tableaux. Des recommandations pour la mise en oeuvre des transformateurs.
Des compléments d’information concernant les spécifications. |
| Note de contenu : |
1 Les transformateurs dans les réseaux 3
1.1 Les transformateurs THT/HTB 3
1.1.1 Présentation générale 3
1.1.2 Le tertiaire de stabilisation 4
1.2 Les autotransformateurs d’interconnexion 5
1.3 Les transformateurs HTB/HTA ou THT/HTA 7
1.3.1 Présentation générale 7
1.3.2 La mise à la terre du neutre du réseau HTA 8
1.4 Les transformateurs des centrales de production 8
1.5 Les transformateurs de distribution HTA/BT 11
1.5.1 Présentation générale 11
1.5.2 Les transformateurs sur poteaux 11
1.5.3 Les transformateurs TPC sur poteau 12
1.5.4 Les postes en cabine 13
1.6 Les transformateurs des services auxiliaires HTA/BT 13
1.7 Les transformateurs HTA/BT des postes de livraison 15
1.8 Les transformateurs et les régimes de neutre 16
1.8.1 L’impédance homopolaire d’un transformateur 16
1.8.2 Les transformateurs de mise à la terre 18
1.8.3 Les transformateurs de point neutre 21
1.8.4 Les générateurs homopolaires 25
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IV
Les transformateurs électriques
2 Les composants et les caractéristiques 31
2.1 Présentation générale des matériels 31
2.1.1 Les transformateurs isolés dans un diélectrique liquide 32
2.1.2 Les transformateurs de type sec 34
2.2 Les caractéristiques essentielles 36
2.2.1 Les tensions 37
2.2.2 Le rapport de transformation triphasé 37
2.2.3 La tenue diélectrique des enroulements 37
2.2.4 La puissance assignée 39
2.2.5 L’intensité assignée 39
2.2.6 Le couplage des enroulements 39
2.2.7 Les indices horaires 39
2.2.8 La tension de court-circuit 40
2.2.9 La puissance de court-circuit 40
2.2.10 Les impédances 41
2.3 La partie active d’un transformateur 45
2.3.1 Le circuit magnétique 46
2.3.2 Le circuit magnétique et les déséquilibres homopolaires 48
2.4 Le couplage des enroulements 51
2.4.1 Présentation générale 51
2.4.2 Les raisons d’un choix 52
2.4.3 Les couplages et les régimes de neutre 54
2.4.4 Les indices horaires 58
2.5 Le système de réfrigération d’un transformateur 62
2.5.1 Les origines de l’échauffement d’un transformateur 62
2.5.2 Les conséquences 62
2.5.3 Les systèmes de refroidissement 63
2.5.4 Les défauts de refroidissement 67
2.5.5 Les conditions de démarrage 67
2.6 Les régleurs en charge des transformateurs 70
2.6.1 Principe général d’un régleur en charge 70
2.6.2 Cas d’un réglage sur le neutre 72
2.6.3 Cas d’un réglage côté ligne 74
© Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit.
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V
Table des matières
2.6.4 Les sélecteurs de prises 75
2.6.5 Le rupteur 77
2.6.6 La commande du régleur 78
2.6.7 Le réglage de la tension sur les transformateurs HTA/BT 79
2.7 Pour conclure ce chapitre 79
3 L’insertion du transformateur 81
3.1 Le raccordement des transformateurs 81
3.1.1 Les connexions en câbles nus ou gainés 82
3.1.2 Les tubes en alliage d’aluminium 85
3.1.3 Les câbles CEI 60502-2 / NFC 33-220 87
3.1.4 Les postes sous enveloppe métallique (PSEM) 99
3.2 L’insertion des transformateurs dans le poste 100
3.2.1 La sécurisation de l’ouvrage 101
3.2.2 La protection contre les risques d’incendie 101
3.2.3 Les schémas d’exploitation 105
3.2.4 Le schéma de base 107
3.2.5 Le schéma à deux transformateurs 108
3.2.6 Les schémas à trois transformateurs 110
3.2.7 La commande des transformateurs 113
4 Les protections des transformateurs 117
4.1 Présentation du dispositif 117
4.2 Les protections contre les surtensions 118
4.2.1 La coordination de l’isolement 118
4.2.2 Les surtensions temporaires 118
4.2.3 Les surtensions à front raide 119
4.2.4 Les spécifications des matériels 120
4.2.5 Les protections 121
4.2.6 La protection des neutres en THT 129
4.3 Généralités concernant les plans de protection 130
4.3.1 Principes généraux 130
4.3.2 Organisation 131
4.4 Les protections d’exploitation 132
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4.4.1 Le contrôle des tensions secondaires 133
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VI
Les transformateurs électriques
4.4.2 La protection de surexcitation 134
4.4.3 Les protections contre les surcharges 136
4.4.4 La protection de point neutre 143
4.5 La détection des défauts internes d’isolement 144
4.5.1 Les protections installées au primaire 145
4.5.2 Les protections internes 151
4.5.3 Le relais Buchholz 152
4.5.4 La protection DMCR 154
4.5.5 La protection du compartiment régleur 155
4.5.6 La protection de masse cuve 156
4.5.7 La protection différentielle longitudinale 158
4.5.8 La protection de terre restreinte (64REF) 161
4.6 La détection des défauts d’origine externe 163
4.6.1 Les protections installées au secondaire 164
4.6.2 Les protections installées au primaire 166
4.6.3 Les protections des matériels associés 169
4.7 Les automatismes 169
4.7.1 Cas où D1 et D2 sont des disjoncteurs 170
4.7.2 Cas où D1 et D2 sont des sectionneurs à rupture brusque 171
5 L’exploitation des transformateurs 173
5.1 Les consignes d’exploitations 173
5.1.1 Les régimes de charge 173
5.1.2 L’adaptation aux charges 176
5.1.3 La mise en parallèle des unités 178
5.1.4 La maîtrise des courants d’enclenchement 179
5.1.5 Le traitement des incidents 180
5.2 Le contrôle des accès 184
6 La maintenance des transformateurs 189
6.1 Généralités concernant la maintenance 189
6.1.1 La maintenance d’un ouvrage à haute tension 190
6.1.2 L’organisation de la maintenance 191
6.1.3 Les conditions de mise en œuvre d’une maintenance 192
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VII
Table des matières
6.2 La maintenance des transformateurs 193
6.2.1 La surveillance des transformateurs 193
6.2.2 Les niveaux de maintenance 195
6.2.3 Les anomalies typiques 196
6.2.4 La surveillance des huiles 200
6.2.5 L‘évaluation de la teneur en PCP/PCT 201
6.3 Pour conclure ce chapitre 202
7 Les modèles équivalents et les courants
de court-circuit 205
7.1 Les transformateurs à deux enroulements 205
7.1.1 Transformateur 62,5 kV/21 kV de 20 MVA YN.yn.0 206
7.1.2 Transformateur 62,5 kV/21 kV de 36 MVA YN.d.11 215
7.1.3 La configuration des modèles 220
7.1.4 La modélisation par défaut des transformateurs 220
7.2 Les transformateurs à trois enroulements 222
7.2.1 Modélisation dans le système direct 222
7.2.2 Modélisation dans le système inverse 228
7.2.3 Modélisation dans le système homopolaire 229
7.3 L’étude des courants de court-circuit 233
7.3.1 Les paramètres 234
7.3.2 Les puissances de court-circuit 235
7.3.3 Les calculs des courants de court-circuit 237
7.3.4 Les schémas des liaisons à la terre 242
8 Études complémentaires 249
8.1 Le calcul des courants des courants de court-circuit 249
8.1.1 Les rapports de transformation 249
8.1.2 Calculs des courants de court-circuit 252
8.2 Étude d’un défaut à la terre maintenu 262
8.2.1 L’évènement 262
8.2.2 La simulation de l’avarie 263
8.2.3 Analyse des résultats 264
8.2.4 Analyse de l’évènement du 15/01/2015 264
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VIII
Les transformateurs électriques
8.3 Le transformateur et les harmoniques 265
8.3.1 Généralités 265
8.3.2 Les harmoniques et les composantes symétriques 266
8.3.3 Les harmoniques et les transformateurs 268
8.3.4 Les effets des harmoniques multiples de trois 268
8.3.5 L’harmonique 3 et le couplage des transformateurs 269
8.4 La mise en parallèle des transformateurs 270
8.4.1 Étude de la répartition des charges 270
8.4.2 Étude des courants de court-circuit 275 |
Les transformateurs électriques : Fonctionnement, mise en oeuvre et exploitation [texte imprimé] / Lambert Michel, Auteur . - Belgique : Dunod, 2016 . - 288 p. : couv.ill ; 23 cm. ISBN : 978-2-10-072224-2 index : 285. Langues : Français ( fre)
| Tags : |
Les transformateurs électriques |
| Index. décimale : |
E537 |
| Résumé : |
Les transformateurs sont des éléments essentiels des réseaux d’énergie électrique à haute tension. Ils participent à la recherche de l’efficacité énergétique et à la sûreté d’approvisionnement. Le but de cet ouvrage est de mettre en perspective les rôles des transformateurs dans les réseaux publics et industriels. Il précise leurs conditions de mise en oeuvre et d’exploitation ainsi que leur impact sur les systèmes électriques déséquilibrés et sur le fonctionnement des plans de protection.
Il est dédié aux ingénieurs et techniciens impliqués dans la conception et l’exploitation des réseaux d’énergie électrique à haute tension. Il sera également utile aux enseignants et aux étudiants en génie électrique. Points forts : Un contenu issu de l’expérience de l’auteur sur le terrain. Des exemples pratiques. Une lecture facilitée par 199 figures et 60 tableaux. Des recommandations pour la mise en oeuvre des transformateurs.
Des compléments d’information concernant les spécifications. |
| Note de contenu : |
1 Les transformateurs dans les réseaux 3
1.1 Les transformateurs THT/HTB 3
1.1.1 Présentation générale 3
1.1.2 Le tertiaire de stabilisation 4
1.2 Les autotransformateurs d’interconnexion 5
1.3 Les transformateurs HTB/HTA ou THT/HTA 7
1.3.1 Présentation générale 7
1.3.2 La mise à la terre du neutre du réseau HTA 8
1.4 Les transformateurs des centrales de production 8
1.5 Les transformateurs de distribution HTA/BT 11
1.5.1 Présentation générale 11
1.5.2 Les transformateurs sur poteaux 11
1.5.3 Les transformateurs TPC sur poteau 12
1.5.4 Les postes en cabine 13
1.6 Les transformateurs des services auxiliaires HTA/BT 13
1.7 Les transformateurs HTA/BT des postes de livraison 15
1.8 Les transformateurs et les régimes de neutre 16
1.8.1 L’impédance homopolaire d’un transformateur 16
1.8.2 Les transformateurs de mise à la terre 18
1.8.3 Les transformateurs de point neutre 21
1.8.4 Les générateurs homopolaires 25
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Les transformateurs électriques
2 Les composants et les caractéristiques 31
2.1 Présentation générale des matériels 31
2.1.1 Les transformateurs isolés dans un diélectrique liquide 32
2.1.2 Les transformateurs de type sec 34
2.2 Les caractéristiques essentielles 36
2.2.1 Les tensions 37
2.2.2 Le rapport de transformation triphasé 37
2.2.3 La tenue diélectrique des enroulements 37
2.2.4 La puissance assignée 39
2.2.5 L’intensité assignée 39
2.2.6 Le couplage des enroulements 39
2.2.7 Les indices horaires 39
2.2.8 La tension de court-circuit 40
2.2.9 La puissance de court-circuit 40
2.2.10 Les impédances 41
2.3 La partie active d’un transformateur 45
2.3.1 Le circuit magnétique 46
2.3.2 Le circuit magnétique et les déséquilibres homopolaires 48
2.4 Le couplage des enroulements 51
2.4.1 Présentation générale 51
2.4.2 Les raisons d’un choix 52
2.4.3 Les couplages et les régimes de neutre 54
2.4.4 Les indices horaires 58
2.5 Le système de réfrigération d’un transformateur 62
2.5.1 Les origines de l’échauffement d’un transformateur 62
2.5.2 Les conséquences 62
2.5.3 Les systèmes de refroidissement 63
2.5.4 Les défauts de refroidissement 67
2.5.5 Les conditions de démarrage 67
2.6 Les régleurs en charge des transformateurs 70
2.6.1 Principe général d’un régleur en charge 70
2.6.2 Cas d’un réglage sur le neutre 72
2.6.3 Cas d’un réglage côté ligne 74
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Table des matières
2.6.4 Les sélecteurs de prises 75
2.6.5 Le rupteur 77
2.6.6 La commande du régleur 78
2.6.7 Le réglage de la tension sur les transformateurs HTA/BT 79
2.7 Pour conclure ce chapitre 79
3 L’insertion du transformateur 81
3.1 Le raccordement des transformateurs 81
3.1.1 Les connexions en câbles nus ou gainés 82
3.1.2 Les tubes en alliage d’aluminium 85
3.1.3 Les câbles CEI 60502-2 / NFC 33-220 87
3.1.4 Les postes sous enveloppe métallique (PSEM) 99
3.2 L’insertion des transformateurs dans le poste 100
3.2.1 La sécurisation de l’ouvrage 101
3.2.2 La protection contre les risques d’incendie 101
3.2.3 Les schémas d’exploitation 105
3.2.4 Le schéma de base 107
3.2.5 Le schéma à deux transformateurs 108
3.2.6 Les schémas à trois transformateurs 110
3.2.7 La commande des transformateurs 113
4 Les protections des transformateurs 117
4.1 Présentation du dispositif 117
4.2 Les protections contre les surtensions 118
4.2.1 La coordination de l’isolement 118
4.2.2 Les surtensions temporaires 118
4.2.3 Les surtensions à front raide 119
4.2.4 Les spécifications des matériels 120
4.2.5 Les protections 121
4.2.6 La protection des neutres en THT 129
4.3 Généralités concernant les plans de protection 130
4.3.1 Principes généraux 130
4.3.2 Organisation 131
4.4 Les protections d’exploitation 132
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4.4.1 Le contrôle des tensions secondaires 133
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Les transformateurs électriques
4.4.2 La protection de surexcitation 134
4.4.3 Les protections contre les surcharges 136
4.4.4 La protection de point neutre 143
4.5 La détection des défauts internes d’isolement 144
4.5.1 Les protections installées au primaire 145
4.5.2 Les protections internes 151
4.5.3 Le relais Buchholz 152
4.5.4 La protection DMCR 154
4.5.5 La protection du compartiment régleur 155
4.5.6 La protection de masse cuve 156
4.5.7 La protection différentielle longitudinale 158
4.5.8 La protection de terre restreinte (64REF) 161
4.6 La détection des défauts d’origine externe 163
4.6.1 Les protections installées au secondaire 164
4.6.2 Les protections installées au primaire 166
4.6.3 Les protections des matériels associés 169
4.7 Les automatismes 169
4.7.1 Cas où D1 et D2 sont des disjoncteurs 170
4.7.2 Cas où D1 et D2 sont des sectionneurs à rupture brusque 171
5 L’exploitation des transformateurs 173
5.1 Les consignes d’exploitations 173
5.1.1 Les régimes de charge 173
5.1.2 L’adaptation aux charges 176
5.1.3 La mise en parallèle des unités 178
5.1.4 La maîtrise des courants d’enclenchement 179
5.1.5 Le traitement des incidents 180
5.2 Le contrôle des accès 184
6 La maintenance des transformateurs 189
6.1 Généralités concernant la maintenance 189
6.1.1 La maintenance d’un ouvrage à haute tension 190
6.1.2 L’organisation de la maintenance 191
6.1.3 Les conditions de mise en œuvre d’une maintenance 192
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Table des matières
6.2 La maintenance des transformateurs 193
6.2.1 La surveillance des transformateurs 193
6.2.2 Les niveaux de maintenance 195
6.2.3 Les anomalies typiques 196
6.2.4 La surveillance des huiles 200
6.2.5 L‘évaluation de la teneur en PCP/PCT 201
6.3 Pour conclure ce chapitre 202
7 Les modèles équivalents et les courants
de court-circuit 205
7.1 Les transformateurs à deux enroulements 205
7.1.1 Transformateur 62,5 kV/21 kV de 20 MVA YN.yn.0 206
7.1.2 Transformateur 62,5 kV/21 kV de 36 MVA YN.d.11 215
7.1.3 La configuration des modèles 220
7.1.4 La modélisation par défaut des transformateurs 220
7.2 Les transformateurs à trois enroulements 222
7.2.1 Modélisation dans le système direct 222
7.2.2 Modélisation dans le système inverse 228
7.2.3 Modélisation dans le système homopolaire 229
7.3 L’étude des courants de court-circuit 233
7.3.1 Les paramètres 234
7.3.2 Les puissances de court-circuit 235
7.3.3 Les calculs des courants de court-circuit 237
7.3.4 Les schémas des liaisons à la terre 242
8 Études complémentaires 249
8.1 Le calcul des courants des courants de court-circuit 249
8.1.1 Les rapports de transformation 249
8.1.2 Calculs des courants de court-circuit 252
8.2 Étude d’un défaut à la terre maintenu 262
8.2.1 L’évènement 262
8.2.2 La simulation de l’avarie 263
8.2.3 Analyse des résultats 264
8.2.4 Analyse de l’évènement du 15/01/2015 264
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Les transformateurs électriques
8.3 Le transformateur et les harmoniques 265
8.3.1 Généralités 265
8.3.2 Les harmoniques et les composantes symétriques 266
8.3.3 Les harmoniques et les transformateurs 268
8.3.4 Les effets des harmoniques multiples de trois 268
8.3.5 L’harmonique 3 et le couplage des transformateurs 269
8.4 La mise en parallèle des transformateurs 270
8.4.1 Étude de la répartition des charges 270
8.4.2 Étude des courants de court-circuit 275 |
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