Dans le monde des transformateurs, les termes « alimentation en boucle » et « alimentation radiale » sont le plus souvent associés à la disposition des traversées HT pour les transformateurs compartimentés montés sur socle. Ces termes ne proviennent cependant pas des transformateurs. Ils proviennent du concept plus large de distribution d’énergie dans les systèmes (ou circuits) électriques. Un transformateur est appelé transformateur d'alimentation en boucle car sa configuration de traversée est adaptée à un système de distribution en boucle. Il en va de même pour les transformateurs que nous classons comme alimentation radiale : leur disposition des traversées est généralement adaptée aux systèmes radiaux.
Parmi les deux types de transformateurs, la version alimentée en boucle est la plus adaptable. Une unité d'alimentation en boucle peut s'adapter à la fois aux configurations de système radial et en boucle, tandis que les transformateurs d'alimentation radiaux apparaissent presque toujours dans les systèmes radiaux.
Systèmes de distribution d'alimentation radiale et en boucle
Les systèmes radiaux et en boucle visent à accomplir la même chose : envoyer de l'énergie moyenne tension depuis une source commune (généralement une sous-station) vers un ou plusieurs transformateurs abaisseurs desservant une charge.
L'alimentation radiale est la plus simple des deux. Imaginez un cercle avec plusieurs lignes (ou radians) partant d'un point central, comme le montre la figure 1. Ce point central représente la source d'alimentation et les carrés à l'extrémité de chaque ligne représentent des transformateurs abaisseurs. Dans cette configuration, chaque transformateur est alimenté à partir du même point du système, et si la source d'alimentation est interrompue pour des raisons de maintenance ou si un défaut se produit, l'ensemble du système tombe en panne jusqu'à ce que le problème soit résolu.
Figure 1: Le schéma ci-dessus montre des transformateurs connectés dans un système de distribution radiale. Le point central représente la source d’énergie électrique. Chaque carré représente un transformateur individuel alimenté par la même alimentation unique.
Figure 2: Dans un système de distribution d'alimentation en boucle, les transformateurs peuvent être alimentés par plusieurs sources. En cas de panne du câble d'alimentation en amont de la source A, le système peut être alimenté par les câbles d'alimentation connectés à la source B sans perte de service significative.
Dans un système en boucle, l’alimentation peut être fournie à partir de deux sources ou plus. Au lieu d'alimenter les transformateurs à partir d'un point central comme sur la figure 1, le système en boucle illustré sur la figure 2 offre deux emplacements distincts à partir desquels l'alimentation peut être fournie. Si une source d’alimentation se déconnecte, l’autre peut continuer à alimenter le système. Cette redondance assure la continuité du service et fait du système en boucle le choix préféré de nombreux utilisateurs finaux, tels que les hôpitaux, les campus universitaires, les aéroports et les grands complexes industriels. La figure 3 donne une vue rapprochée de deux transformateurs représentés dans le système en boucle de la figure 2.
Figure 3: Le dessin ci-dessus montre deux transformateurs configurés pour une alimentation en boucle, connectés ensemble dans un système en boucle avec la possibilité d'être alimentés par l'une des deux alimentations.
La distinction entre les systèmes radiaux et en boucle peut être résumée comme suit :
Si un transformateur reçoit de l’énergie d’un seul point d’un circuit, alors le système est radial.
Si un transformateur est capable de recevoir de l’énergie de deux points ou plus d’un circuit, alors le système est en boucle.
Un examen attentif des transformateurs d'un circuit peut ne pas indiquer clairement si le système est radial ou en boucle ; comme nous l'avons souligné au début, les transformateurs d'alimentation en boucle et radiaux peuvent être configurés pour fonctionner dans l'une ou l'autre configuration de circuit (même si, encore une fois, il est rare de voir un transformateur d'alimentation radial dans un système en boucle). Un plan électrique et une ligne unique constituent le meilleur moyen de déterminer l'agencement et la configuration d'un système. Cela étant dit, en examinant de plus près la configuration des traversées primaires des transformateurs d'alimentation radiaux et en boucle, il est souvent possible de tirer une conclusion éclairée sur le système.
Configurations de bagues d'alimentation radiales et en boucle
Dans les transformateurs montés sur socle, la principale distinction entre l'alimentation radiale et l'alimentation en boucle réside dans la configuration de la traversée primaire/HT (le côté gauche de l'armoire du transformateur). Dans un primaire à alimentation radiale, il y a une traversée pour chacun des trois conducteurs de phase entrants, comme le montre la figure 4. Cette disposition se retrouve le plus souvent lorsqu'un seul transformateur est nécessaire pour alimenter un site ou une installation entière. Comme nous le verrons plus tard, les transformateurs d'alimentation radiaux sont souvent utilisés pour la dernière unité d'une série de transformateurs connectés entre eux par des primaires d'alimentation en boucle (voir Figure 6).
Figure 4 :Les configurations d'alimentation radiale sont conçues pour une alimentation principale entrante.
Les primaires à alimentation en boucle ont six bagues au lieu de trois. La disposition la plus courante est connue sous le nom de boucle en V avec deux ensembles de trois bagues décalées (voir Figure 5) : trois bagues à gauche (H1A, H2A, H3A) et trois à droite (H1B, H2B, H3B), comme indiqué. dans la norme IEEE C57.12.34.
Figure 5: Une configuration d'alimentation en boucle offre la possibilité d'avoir deux alimentations principales.
L'application la plus courante d'un primaire à six traversées consiste à connecter plusieurs transformateurs d'alimentation en boucle ensemble. Dans cette configuration, l’alimentation électrique entrante est introduite dans le premier transformateur de la gamme. Un deuxième jeu de câbles relie les traversées du côté B de la première unité aux traversées du côté A du transformateur suivant de la série. Cette méthode de connexion en série de deux transformateurs ou plus dans une rangée est également appelée « boucle » de transformateurs (ou « transformateurs en boucle ensemble »). Il est important de faire la distinction entre une « boucle » (ou une guirlande) de transformateurs et une alimentation en boucle en ce qui concerne les traversées de transformateur et les systèmes de distribution électrique. La figure 6 présente un exemple parfait de boucle de transformateurs installés dans un système radial. En cas de coupure de courant à la source, les trois transformateurs seront hors ligne jusqu'à ce que le courant soit rétabli. Notez qu'un examen attentif de l'unité d'alimentation radiale à l'extrême droite indiquerait un système radial, mais cela ne serait pas aussi clair si nous regardions uniquement les deux autres unités.
Figure 6: Ce groupe de transformateurs est alimenté par une source unique commençant au premier transformateur de la série. L'alimentation primaire est transmise à travers chaque transformateur de la gamme jusqu'à l'unité finale où elle se termine.
Des fusibles à baïonnette internes côté primaire peuvent être ajoutés à chaque transformateur, comme le montre la figure 7. Le fusible primaire ajoute une couche de protection supplémentaire au système électrique, en particulier lorsque plusieurs transformateurs connectés ensemble sont fusionnés individuellement.
Figure 7 :Chaque transformateur est équipé de sa propre protection interne contre les surintensités.
Si un défaut du côté secondaire se produit sur une unité (Figure 8), le fusible primaire interrompra le flux de surintensité au niveau du transformateur défectueux avant qu'il ne puisse atteindre le reste des unités, et le courant normal continuera de circuler au-delà de l'unité défaillante pour les transformateurs restants dans le circuit. Cela minimise les temps d'arrêt et confie la panne à une seule unité lorsque plusieurs unités sont connectées ensemble dans un seul circuit de dérivation. Cette configuration avec protection interne contre les surintensités peut être utilisée dans des systèmes radiaux ou en boucle : dans les deux cas, le fusible d'expulsion isolera l'unité défaillante et la charge qu'elle dessert.
Figure 8: En cas de défaut côté charge sur une unité d'une série de transformateurs, le fusible côté primaire isolera l'unité défectueuse des autres transformateurs de la boucle, évitant ainsi d'autres dommages et permettant un fonctionnement ininterrompu pour le reste du système.
Une autre application de la configuration des traversées d'alimentation en boucle consiste à connecter deux sources d'alimentation distinctes (alimentation A et alimentation B) à une seule unité. Ceci est similaire au scénario précédent des figures 2 et 3, mais avec une seule unité. Pour cette application, un ou plusieurs sélecteurs rotatifs immergés dans l'huile sont installés dans le transformateur, permettant à l'unité d'alterner entre les deux alimentations selon les besoins. Certaines configurations permettront de basculer entre chaque source d'alimentation sans perte momentanée de puissance de la charge desservie, un avantage crucial pour les utilisateurs finaux qui apprécient la continuité du service électrique.
Figure 9: Le schéma ci-dessus montre un transformateur d'alimentation en boucle dans un système en boucle avec la possibilité d'être alimenté par l'une des deux alimentations.
Voici un autre exemple de transformateur d'alimentation en boucle installé dans un système radial. Dans cette situation, l'armoire principale ne comporte qu'un seul jeu de conducteurs posés sur les traversées du côté A, et le deuxième jeu de traversées du côté B se termine par des capuchons isolés ou des parafoudres coudés. Cette disposition est idéale pour toute application d'alimentation radiale où un seul transformateur est requis dans une installation. L'installation de dispositifs de protection contre les surtensions sur les traversées du côté B est également la configuration standard pour le dernier transformateur d'une chaîne ou d'une série d'unités d'alimentation en boucle (de manière conventionnelle, la protection contre les surtensions est installée sur la dernière unité).
Figure 10: Voici un exemple d'un primaire d'alimentation en boucle avec six bagues où les trois secondes bagues du côté B se terminent par des parafoudres coudés à front mort. Cette configuration fonctionne pour un seul transformateur seul et est également utilisée pour le dernier transformateur d'une série d'unités connectées.
Il est également possible de reproduire cette configuration avec un primaire d'alimentation radial à trois bagues utilisant des inserts de traversée (ou traversée) rotatifs. Chaque insert de traversée vous offre la possibilité d'installer une terminaison de câble et un parafoudre coudé à façade isolée par phase. Cette configuration avec des inserts de traversée permet également d'acheminer un autre jeu de câbles pour les applications de système en boucle, ou les trois connexions supplémentaires pourraient être utilisées pour alimenter un autre transformateur dans une série (ou une boucle) d'unités. La configuration de traversée avec transformateurs radiaux ne permet pas de choisir entre un jeu séparé de traversées côté A et côté B avec des interrupteurs internes au niveau du transformateur, ce qui en fait un choix indésirable pour les systèmes en boucle. Une telle unité pourrait être utilisée pour une solution temporaire (ou de location) lorsqu'un transformateur d'alimentation en boucle n'est pas facilement disponible, mais ce n'est pas une solution permanente idéale.
Figure 11: Des inserts de traversée rotatifs peuvent être utilisés pour ajouter des parafoudres ou un autre ensemble de câbles sortants à une configuration de traversée d'alimentation radiale.
Comme mentionné au début, les transformateurs d'alimentation en boucle sont largement utilisés dans les systèmes radiaux car ils peuvent facilement être équipés pour un fonctionnement autonome comme le montre la figure 10 ci-dessus, mais ils constituent presque toujours le choix exclusif pour les systèmes en boucle en raison de leurs six traversées. mise en page. Grâce à l'installation d'un sélecteur immergé dans l'huile, plusieurs sources d'alimentation peuvent être contrôlées à partir de l'armoire principale de l'unité.
Le principe des sélecteurs consiste à interrompre le flux de courant au niveau des bobines du transformateur, tout comme un simple interrupteur marche/arrêt, avec la capacité supplémentaire de rediriger le flux de courant entre les traversées côté A et côté B. La configuration de commutateur de sélection la plus simple à comprendre est l’option de commutateur à trois positions et à deux positions. Comme le montre la figure 12, un interrupteur marche/arrêt contrôle le transformateur lui-même, et les deux interrupteurs supplémentaires contrôlent individuellement les alimentations côté A et côté B. Cette configuration est parfaite pour les configurations de système en boucle (comme dans la figure 9 ci-dessus) qui nécessitent une sélection entre deux sources distinctes à un moment donné. Il fonctionne également bien pour les systèmes radiaux avec plusieurs unités connectées en série.
Figure 12 :Un exemple de transformateur avec trois interrupteurs individuels à deux positions côté primaire. Ce type de sélecteur peut également être utilisé avec un seul interrupteur à quatre positions. Cependant, l'option à quatre positions n'est pas aussi polyvalente, car elle ne permet pas la commutation marche/arrêt du transformateur lui-même, quel que soit le côté A et Flux côté B.
La figure 13 montre trois transformateurs, chacun doté de trois interrupteurs à deux positions. La première unité à gauche a les trois interrupteurs en position fermée (on). Le transformateur au milieu a les interrupteurs côté A et côté B en position fermée, tandis que l'interrupteur contrôlant la bobine du transformateur est en position ouverte (arrêt). Dans ce scénario, l'alimentation est fournie à la charge desservie par le premier transformateur et le dernier transformateur du groupe, mais pas à l'unité centrale. Les interrupteurs marche/arrêt individuels côté A et côté B permettent de transmettre le flux de courant à l'unité suivante de la gamme lorsque l'interrupteur marche/arrêt de la bobine du transformateur est ouvert.
Figure 13: En utilisant plusieurs sélecteurs sur chaque transformateur, l'unité au centre peut être isolée sans perte de puissance pour les unités adjacentes.
Il existe d'autres configurations de commutateur possibles, comme un commutateur à quatre positions, qui combine en quelque sorte les trois commutateurs individuels à deux positions en un seul appareil (avec quelques différences). Les interrupteurs à quatre positions sont également appelés « interrupteurs d'alimentation en boucle » car ils sont exclusivement utilisés avec les transformateurs d'alimentation en boucle. Les commutateurs d'alimentation en boucle peuvent être utilisés dans des systèmes radiaux ou en boucle. Dans un système radial, ils sont utilisés pour isoler un transformateur des autres transformateurs d'un groupe, comme dans la figure 13. Dans un système en boucle, de tels commutateurs sont plus souvent utilisés pour contrôler l'alimentation provenant de l'une des deux sources entrantes (comme dans la figure 9).
Un examen plus approfondi des commutateurs d'alimentation en boucle dépasse le cadre de cet article, et leur brève description ici est utilisée pour montrer le rôle important que jouent les sélecteurs de transformateur internes dans les transformateurs d'alimentation en boucle installés dans les systèmes radiaux et en boucle. Pour la plupart des situations où un transformateur de remplacement est nécessaire dans un système d'alimentation en boucle, le type de commutation décrit ci-dessus sera requis. Trois interrupteurs à deux positions offrent la plus grande polyvalence et constituent pour cette raison une solution idéale dans un transformateur de remplacement installé dans un système en boucle.
Résumé
En règle générale, un transformateur monté sur socle à alimentation radiale indique généralement un système radial. Avec un transformateur monté sur socle d'alimentation en boucle, il peut être plus difficile de déterminer la configuration du circuit. La présence de sélecteurs internes immergés dans l’huile indique souvent un système en boucle, mais pas toujours. Comme mentionné au début, les systèmes en boucle sont couramment utilisés là où la continuité du service est requise, comme dans les hôpitaux, les aéroports et les campus universitaires. Pour des installations critiques comme celles-ci, une configuration spécifique sera presque toujours requise, mais de nombreuses applications commerciales et industrielles permettront une certaine flexibilité dans la configuration du transformateur monté sur socle fourni, surtout si le système est radial.
Si vous débutez avec les applications de transformateurs montés sur socle à alimentation radiale et en boucle, nous vous recommandons de conserver ce guide à portée de main comme référence. Nous savons cependant qu'il n'est pas exhaustif, alors n'hésitez pas à nous contacter si vous avez des questions supplémentaires. Nous travaillons également dur pour maintenir notre inventaire de transformateurs et de pièces bien approvisionné, alors faites-nous savoir si vous avez un besoin spécifique en matière d'application.
Heure de publication : 08 novembre 2024