Transformateur monté sur poteau

Transformateur monté sur poteauest un transformateur de distribution conçu pour être installé sur des poteaux électriques. La plupart des unités utilisent unensemble noyau et enroulement immergé dans un liquidelogé dans un réservoir en acier scellé. Les transformateurs monophasés ont généralement un réservoir cylindrique fixé au poteau avec des supports de montage, tandis que les installations triphasées peuvent utiliser un transformateur triphasé ou une banque de trois unités monophasées.

Les transformateurs montés sur poteau réduisent l'électricité moyenne tension aux tensions inférieures requises par les charges résidentielles, agricoles, commerciales et industrielles légères. Ils sont généralement installés le long des réseaux de distribution aériens pour fournir de l'électricité à des bâtiments individuels ou à plusieurs emplacements connectés à un départ de distribution.

Couverture des configurations courantes5 à 167 kVA pour les transformateurs monophaséset30 à 315 kVA pour les transformateurs triphasés, avec des tensions nominales primaires sélectionnées pour correspondre au réseau de distribution. Des fluides isolants à base d'huile minérale et d'ester sont disponibles, ainsi que différents agencements de traversées, dispositifs de protection et structures de montage.

Les transformateurs de distribution montés sur poteau sont fabriqués dans différentes configurations électriques et mécaniques pour s'adapterRéseaux de distribution ANSI/IEEE et CEI. La capacité, le rapport de tension, le niveau d'isolation et la disposition de montage sont sélectionnés ensemble car le transformateur doit répondre à la fois aux exigences électriques du départ et aux limitations physiques de la structure de support.

Les valeurs répertoriées représentent des configurations de produits courantes. Le réeltension de l'enroulement primaire, connexion secondaire, niveau d'isolation, dimensions et poids opérationneldépendent de la conception du transformateur sélectionné.

Les prix des transformateurs montés sur poteau varient généralement entre 800 et 5 000 USD environ par unité.pour les configurations d'exportation conventionnelles. Une petite unité monophasée est généralement moins chère qu’un plus gros transformateur triphasé avec des tensions nominales plus élevées et un équipement de protection supplémentaire. Les enroulements en cuivre, les fluides isolants esters, les exigences d'efficacité particulières et les accessoires spécifiques aux services publics peuvent également augmenter le prix. Les modèles plus grands ou spécialement conçus sont cités individuellement.

Les transformateurs montés sur poteau sont conçus conformément aux normes applicablesNormes IEEE ou CEI, en fonction du marché de destination, de la fréquence de fonctionnement, de la classe de tension et des exigences du secteur. Ces normes couvrent les performances électriques, l'isolation, la construction mécanique et les tests.

IEEE C57.12.20-2023couvre les transformateurs de distribution aériens de 60 Hz évalués jusqu'à500 kVA, avec des valeurs nominales haute tension ne dépassant pas34.5 kV. Il s’agit là du champ d’application de la norme, et non d’une capacité nominale universelle pour chaque installation montée sur poteau. La taille maximale pratique du transformateur dépend également de la structure du poteau, de l'équipement de montage et des exigences d'installation du service public.

Pour les projets basés sur l'IEC, lesSérie CEI 60076régit la conception et les tests électriques.CEI 60076-2traite l'augmentation de la température dans les transformateurs immergés dans un liquide, tandis queCEI 60076-3couvre les niveaux d’isolation et les tests diélectriques.

Les deux configurations sont utilisées dans les systèmes de distribution aérienne, mais leurs connexions d'enroulement, leurs caractéristiques de charge et leurs dispositions de montage diffèrent.

Transformateurs monophasés montés sur poteau

A transformateur monté sur poteau monophaséfournit normalement de l'électricité monophasée aux bâtiments résidentiels, aux fermes, aux propriétés rurales et aux petites charges commerciales. Les évaluations courantes incluent10, 15, 25, 37,5, 50, 75, 100 et 167 kVA, bien que des unités plus petites soient également disponibles.

Sur un réseau de distribution en étoile mis à la terre en Amérique du Nord, un transformateur peut être connecté entre un conducteur de phase et le neutre du système. Par exemple, un distributeur fonctionnant à12,470Y/7,200 Va environ7 200 V entre phase et neutre. Un transformateur connecté dans cet arrangement utilise un enroulement primaire conçu pour la tension phase-neutre appropriée, même si l'alimentation est communément identifiée comme un système de 12,47 kV.

A Secondaire monophasé 120/240 Vfournit des connexions 120 V pour l'éclairage et les prises générales, ainsi que 240 V pour les équipements ménagers à plus haute tension. Différents arrangements secondaires sont disponibles pour les besoins de distribution industrielle ou régionale.

La disposition des traversées primaires dépend de la connexion réseau.Conceptions à bague uniquesont utilisés avec des systèmes mis à la terre appropriés, tandis quemodèles à deux baguesfournir deux bornes primaires isolées pour les applications nécessitant que les deux extrémités de l'enroulement soient connectées à l'extérieur.

Transformateurs triphasés montés sur poteau

A transformateur triphasé monté sur poteaufournit des charges triphasées telles que des pompes agricoles, des machines d'atelier, des systèmes de ventilation et des installations électriques commerciales.

Une option est untransformateur triphasé uniquecontenant l’ensemble complet du noyau triphasé et de l’enroulement dans un seul réservoir. Un autre est unbanque à trois transformateurs, formé en connectant trois unités monophasées dans un arrangement triphasé approprié.

Un seul réservoir triphasé fournit un ensemble intégré et peut réduire le nombre de réservoirs séparés et de composants de montage. Une banque de transformateurs monophasés offre des possibilités de remplacement d'unités individuelles et permet aux services publics d'utiliser des équipements monophasés standardisés.

Le choix ne se limite pas au nombre de chars.Connexions des enroulements, équilibre des phases, coordination de la protection, poids total installé et exigences de tension secondairedoit être compatible avec le système de distribution. Dans certains réseaux, une configuration en triangle ouvert peut être utilisée avec deux transformateurs monophasés, mais sa capacité et ses caractéristiques de charge diffèrent de celles d'une batterie complète de trois transformateurs.

Un transformateur typique monté sur poteau se compose d'unnoyau magnétique, enroulements isolés, réservoir en acier, liquide isolant, bagues et matériel de montage sur poteau. L'ensemble noyau et enroulement est immergé dans un fluide isolant, qui fournit une isolation diélectrique et transfère la chaleur des parties actives au réservoir.

Acier électrique à grains orientésest couramment utilisé pour les noyaux de transformateur car ses caractéristiques magnétiques aident à contrôler les pertes à vide. Les noyaux en métal amorphe sont disponibles dans des conceptions sélectionnées où des pertes moindres dans le noyau sont requises. Des conducteurs en cuivre ou en aluminium sont utilisés pour les enroulements, avec une isolation conçue pour résister à la tension de fonctionnement normale et aux tests diélectriques spécifiés.

Le réservoir en acier supporte l'ensemble actif et le protège de l'humidité et des contaminations extérieures. Les joints soudés, les joints de couvercle et les joints de bague font partie du système de confinement des liquides. La conception s'adapte également aux changements de volume de liquide isolant à mesure que la température de fonctionnement augmente et diminue.

Bagues et connexions externes

Les traversées haute tension assurent des connexions isolées entre l'alimentation aérienne et les enroulements du transformateur. Les traversées basse tension acheminent l'alimentation vers les conducteurs de service sortants.

Bagues en porcelaine et polymèresont utilisés en fonction de la classe de tension, de la conception de l'équipement et des exigences du service public. Les dimensions des bornes et les matériaux des connecteurs doivent s'adapter aux conducteurs sélectionnés, y compris les connexions en cuivre ou en aluminium, le cas échéant.

Le réservoir intègre normalement des dispositions de mise à la terre, des points de levage et des supports de montage. Selon le modèle, des équipements supplémentaires peuvent inclure undispositif de décompression, indication du niveau d'huile, raccord de vidange ou dispositif d'échantillonnage.

Protection conventionnelle et CSP

Transformateurs conventionnels montés sur poteaus'appuient généralement sur des équipements de protection installés séparément. Un fusible primaire peut isoler le transformateur dans des conditions de défaut spécifiées, tandis qu'un parafoudre limite les surtensions transitoires associées à la foudre et aux événements de commutation.

A Transformateur entièrement auto-protégé (CSP)intègre des fonctions de protection sélectionnées dans l’ensemble transformateur. Selon la conception, ceux-ci peuvent inclure unfusible primaire interne, disjoncteur basse tension et parasurtenseur. Certaines configurations fournissent des poignées de commande externes ou une indication de surcharge.

Les dispositifs de protection CSP diffèrent selon le fabricant, la capacité et la classe de tension. Ils n'éliminent pas la nécessité d'évaluer les niveaux de défauts en amont ou de coordonner la protection avec le départ de distribution.

Les performances électriques d'un transformateur monté sur poteau sont déterminées par soncapacité nominale, rapport de tension, pertes, impédance de court-circuit et caractéristiques thermiques.

Perte à videse produit chaque fois que le transformateur est sous tension, même lorsqu'aucune électricité n'est fournie à l'équipement connecté. Elle est principalement associée aux pertes magnétiques dans le noyau.Perte de chargeest produite par le courant circulant dans les enroulements et les mécanismes de perte parasite associés, augmentant à mesure que la charge électrique augmente.

Une réduction de40 W en perte à videreprésente environ350 kWh d'électricité par anpour un transformateur alimenté en continu pendant 8 760 heures. Dans un réseau de distribution contenant des centaines d'unités alimentées en continu, les différences de perte dans le noyau peuvent avoir un effet mesurable sur la consommation d'énergie annuelle.

Les caractéristiques électriques déterminent également le courant transporté par les bornes secondaires. Par exemple, unTransformateur monophasé 50 kVA fournissant 240 Va un courant secondaire nominal d'environ208 A. A Transformateur triphasé 100 kVA fournissant 415 V ligne à ligneporte environ139 A par ligneà charge équilibrée nominale. Ces courants influencent la sélection des bornes secondaires, le dimensionnement des conducteurs et les dispositions de connexion.

Impédance de court-circuitaffecte la chute de tension sous charge et le courant de défaut disponible au secondaire du transformateur. Une impédance plus faible permet généralement un courant de défaut présumé plus élevé, en fonction de l'impédance du système en amont. La valeur d'impédance mesurée à elle seule n'établit pas la capacité complète de tenue aux courts-circuits du transformateur ; la conception mécanique du bobinage et les exigences de tenue applicables doivent également être satisfaites.

Les transformateurs montés sur poteau utilisent généralementRefroidissement ONAN, dans lequel la chaleur des enroulements passe dans le liquide isolant et est libérée à travers la surface du réservoir vers l'air ambiant sans pompes ni ventilateurs.

La capacité de chargement continu dépend de la température ambiante, de l'augmentation de la température du bobinage et de la surface de refroidissement. Sur les sites présentant des températures ambiantes élevées ou une altitude élevée, un transformateur peut nécessiter une conception thermique ou une puissance nominale de fonctionnement différente pour maintenir les limites de température spécifiées.

La fabrication des transformateurs commence avec leensemble noyau et enroulement. Les tôles de noyau sont empilées et sécurisées pour maintenir les caractéristiques magnétiques requises, tandis que les enroulements sont formés avec un placement des conducteurs, une épaisseur d'isolation et des dégagements électriques contrôlés.

Les enroulements et l'isolation assemblés sont séchés avant le remplissage d'huile. L'humidité restant dans l'isolation solide peut réduire la rigidité diélectrique et contribuer à la détérioration de l'isolation pendant le fonctionnement. Les processus de séchage et de remplissage de liquide sont donc étroitement liés aux performances d'isolation à long terme du transformateur.

Leréservoir en acierest fabriqué et soudé avant l’installation de l’ensemble actif et des accessoires spécifiés. Les joints soudés, les bagues, les joints et les raccords de couvercle sont vérifiés pour leur intégrité mécanique et leurs fuites. Le réservoir est ensuite fini avec le système de revêtement approprié pour l'environnement d'installation.

Après assemblage,tests électriques en usinemesuresrésistance d'enroulement, rapport de tension, relation de polarité ou de phase, perte à vide, perte de charge et impédance de court-circuit. Les tests diélectriques vérifient le système d'isolation par rapport aux exigences électriques spécifiées.

Tests selon les méthodes applicables deIEEE C57.12.90ouCEI 60076pourra être complété par des contrôles complémentaires nécessaires au projet. Les essais d'échauffement, de foudre et de tenue aux courts-circuits sont traités dans le cadre des exigences de conception ou d'essai de type applicables et ne sont pas automatiquement répétés sur chaque unité fabriquée.

L'inspection finale examine égalementfinition du réservoir, bagues, supports de montage, connexions de mise à la terre, plaque signalétique et accessoires installés. Les enregistrements de tests électriques et les détails d'identification sont associés au numéro de série du transformateur correspondant.

Le poids opérationnel d'un transformateur monté sur poteau comprend leréservoir, noyau et enroulements, liquide isolant et accessoires installés. Ce poids agit sur le poteau à travers les supports de montage ou la plate-forme de support.

Une petite unité monophasée peut être montée directement contre le poteau à l'aide d'un dispositif de suspension approprié. Les transformateurs plus grands et les installations triphasées peuvent nécessiter des traverses, des plates-formes ou des structures de support bipolaires. La conception mécanique doit tenir compte du poids de l'équipement, de la géométrie de montage et des charges environnementales.

L'installation extérieure expose également le transformateur à des conditions qui influencent l'isolation et la durée de vie.

Dégagements électriquesdépendent de la tension du système, de la disposition des conducteurs à proximité et des exigences des services publics locaux. Les traversées, les coupe-fusibles et les parafoudres doivent être suffisamment séparés des équipements sous tension adjacents et des structures mises à la terre.

Charges de vent, de glace et sismiques, le cas échéant, influencer la structure porteuse et le matériel de montage. Les emplacements abritant des oiseaux ou d'autres animaux sauvages peuvent nécessiter des couvercles de traversées isolés et des composants supplémentaires de protection contre la faune afin de réduire les défauts liés aux contacts.

Pour les zones côtières, le sel en suspension dans l'air peut accélérer la détérioration de l'acier et des raccords exposés. Des systèmes de revêtement conçus pour répondreIEEE C57.12.30peut être spécifié pour un équipement monté sur poteau approprié, ainsi qu'un matériel approprié résistant à la corrosion.

Une température ambiante élevée, une exposition solaire et une circulation d'air restreinte peuvent augmenter la température de fonctionnement du transformateur. L'altitude du site est un autre facteur à prendre en compte, car une densité d'air réduite affecte la dissipation thermique et les performances de l'isolation externe.

Ces conditions d'installation influencent l'adéquation de l'ensemble complet du transformateur, même lorsque les kVA et les tensions nominales requises sont par ailleurs correctes.

Les transformateurs montés sur poteau sont principalement utilisés dans les réseaux de distribution avecconducteurs aériens moyenne tension, en particulier lorsque l'espace au niveau du sol pour les équipements est limité ou que les charges sont réparties sur une grande surface.

Répartition résidentielle ruraleutilise couramment des unités monophasées pour alimenter des maisons individuelles, des groupes de maisons et des bâtiments communautaires. Le positionnement des transformateurs le long de l'alimentation moyenne tension permet aux conducteurs de service basse tension d'atteindre les clients à proximité sans étendre un seul circuit basse tension sur une distance excessive.

Installations agricolespeut nécessiter de l'électricité pour les pompes d'irrigation, le matériel de manutention des grains, la ventilation, la réfrigération et les bâtiments agricoles. Les petites installations peuvent fonctionner à partir d'alimentations monophasées, tandis que les équipements motorisés plus grands nécessitent souvent une alimentation triphasée. Les caractéristiques de démarrage du moteur et le fonctionnement influencent la capacité du transformateur nécessaire pour ces charges.

Installations commercialestels que les entreprises en bordure de route, les magasins ruraux, les petits entrepôts et les bâtiments de service peuvent recevoir de l'énergie à partir d'équipements de distribution montés sur poteaux là où le réseau électrique existant utilise des lignes aériennes.

Sites industriels légerspeut utiliser des transformateurs triphasés pour les ateliers, les équipements de transformation et les systèmes d'alimentation auxiliaires. L'équipement doit s'adapter à la charge de fonctionnement combinée et aux changements de tension associés aux démarreurs de moteurs ou à d'autres charges intermittentes à courant élevé.

Communautés éloignées et réseaux de services publics dispersésutilisez également des transformateurs montés sur poteau car les unités individuelles peuvent être installées à des points appropriés le long des lignes d'alimentation aériennes. Les positions et les valeurs nominales du transformateur peuvent être sélectionnées pour refléter la répartition des charges connectées.

ÀPipe Octale, les spécifications des transformateurs montés sur poteau sont examinées par rapport au système de distribution réel et aux conditions d'installation. Letension de l'enroulement primaire, capacité nominale, connexion secondaire, niveau d'isolation, disposition des traversées et équipement de protectionsont vérifiés ensemble. Sur les réseaux en étoile mis à la terre, la tension ligne à ligne du départ diffère de la tension appliquée aux bornes d'un enroulement de transformateur phase-neutre, ce qui rend la tension nominale primaire correcte particulièrement importante. Pour les unités de remplacement, existantespositions de montage et connexions des conducteurssont également pris en compte pour minimiser les modifications lors de l’installation.

Les détails de l'équipement sont reportés dans la documentation du projet.Dessins d'agencement général, données de plaque signalétique, rapports de tests en usine et informations d'emballagesont adaptés au transformateur préparé pour l'expédition. Pour les commandes répétées ou les projets de remplacement, les spécifications et dessins précédents peuvent être référencés pour maintenir le niveau requis.caractéristiques électriques, dispositions des bornes et détails de montage.

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FAQ

 

 

01.Un transformateur monté sur poteau 60 Hz peut-il fonctionner sur un réseau électrique 50 Hz ?

Pas automatiquement. À la même tension, réduire la fréquence de 60 Hz à 50 Hz augmente le rapport tension/fréquence de 20 %, risquant ainsi une saturation du noyau et une surchauffe. Le transformateur doit être évalué à 50 Hz ou approuvé pour un fonctionnement à double fréquence.

02.Pourquoi certains transformateurs monophasés montés sur poteau ont-ils une traversée haute tension et d'autres en ont deux ?

La disposition dépend de la connexion de l'enroulement primaire et de la mise à la terre du système. Les unités à une seule traversée utilisent une connexion de retour interne sur des systèmes mis à la terre appropriés, tandis que les unités à deux traversées donnent accès aux deux bornes principales.

03.Un transformateur monté sur poteau peut-il alimenter un équipement avec un courant de démarrage de moteur élevé ?

Oui, si sa régulation de tension, son impédance de court-circuit et sa capacité thermique conviennent au moteur. Des courants de démarrage élevés peuvent provoquer des chutes de tension temporaires, c'est pourquoi les exigences de démarrage doivent être évaluées séparément des kVA en fonctionnement.

04.Les transformateurs montés sur poteau sont-ils expédiés avec de l'huile isolante déjà à l'intérieur ?

De nombreux transformateurs scellés sont expédiés pré-remplis d’huile isolante. Les unités expédiées sans leur charge complète d'huile nécessitent un remplissage approprié, un contrôle de l'humidité et des contrôles de pré-mise sous tension avant utilisation.

Certifications

 

Certificat CE

Certificat ISO 9001

Certificat API Q1

Certificat ABS

AP-5L Certificat

API-5CT Certificat

 

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