Dommages causés par le déséquilibre de la charge triphasée dans un transformateur de distribution

I. Dommages causés par le déséquilibre de la charge triphasée dans un transformateur de distribution

1. Augmentation des pertes en ligne : les pertes en charge du transformateur de distribution varient en fonction du courant de charge et sont proportionnelles au carré de ce dernier. Pour un transformateur de même capacité, un déséquilibre de la charge triphasée entraîne une augmentation des pertes actives.

De plus, il y aura des pertes de puissance sur la ligne. Plus le déséquilibre est important, plus les pertes en ligne seront importantes.

2. Augmentation des pertes du transformateur de distribution : le transformateur de distribution est l’équipement principal d’alimentation du réseau électrique basse tension. Lorsqu’il fonctionne sous une charge triphasée déséquilibrée, ses pertes augmentent, car celles-ci varient en fonction du degré de déséquilibre de la charge.

3. Réduction de la puissance de sortie du transformateur de distribution : lors de la conception d'un transformateur de distribution, sa structure d'enroulement est conçue en fonction des conditions de fonctionnement d'équilibre de charge, et ses performances d'enroulement sont fondamentalement les mêmes, et la capacité nominale de chaque phase est égale.

La puissance de sortie maximale admissible d'un transformateur de distribution est limitée par la capacité nominale de chaque phase. En cas de fonctionnement avec une charge triphasée déséquilibrée, la phase la moins chargée présentera une capacité excédentaire, réduisant ainsi la puissance de sortie du transformateur.

Le degré de réduction de la puissance de sortie est lié au déséquilibre de la charge triphasée. Plus le déséquilibre est important, plus la puissance de sortie du transformateur de distribution est réduite. Par conséquent, en cas de déséquilibre de la charge triphasée, la puissance de sortie du transformateur ne peut atteindre sa valeur nominale, sa capacité de réserve est réduite en conséquence, et sa capacité de surcharge est également réduite.

Si le transformateur de distribution fonctionne en surcharge, il peut facilement chauffer et, dans les cas les plus graves, même brûler.

4. Le transformateur de distribution produit un courant homopolaire : lorsqu'il fonctionne dans des conditions de charge triphasée déséquilibrée, le transformateur de distribution produit un courant homopolaire, dont l'intensité varie en fonction du degré de déséquilibre de la charge triphasée ; plus le déséquilibre est important, plus le courant homopolaire est élevé.

Lorsque le courant homopolaire traverse l'élément en acier, il produit une hystérésis et des pertes par courants de Foucault, ce qui entraîne une augmentation et un échauffement de la température locale de l'élément en acier au niveau du changement de distribution, et l'isolation de l'enroulement vieillit plus rapidement en raison de la surchauffe, ce qui réduit la durée de vie de l'équipement.

5. Affectant le fonctionnement sûr des équipements électriques : Le transformateur de distribution est conçu en fonction des conditions de fonctionnement de l'équilibre de charge triphasé, et la résistance, la réactance de fuite et l'impédance d'excitation de chaque enroulement de phase sont fondamentalement les mêmes.

Lorsque le transformateur fonctionne en charge triphasée équilibrée, son courant triphasé est pratiquement égal et la chute de tension de chaque phase à l'intérieur du transformateur est pratiquement la même, alors la tension de sortie triphasée du transformateur est également équilibrée.

Si le transformateur de distribution fonctionne avec un déséquilibre de charge triphasé, le courant de sortie de chaque phase n'est pas égal et la chute de tension triphasée interne du transformateur de distribution n'est pas égale, ce qui entraînera un déséquilibre triphasé de la tension de sortie du transformateur de distribution.

Dans le même temps, le transformateur de distribution fonctionne avec une charge triphasée déséquilibrée, les courants de sortie triphasés étant différents et un courant traversant le neutre s'induit. Il en résulte une chute de tension due à l'impédance du neutre, provoquant une dérive du point neutre et des variations de tension de phase, ce qui compromet gravement le bon fonctionnement des équipements électriques.

6. Baisse du rendement du moteur : le transformateur de distribution fonctionne sous une charge triphasée déséquilibrée, ce qui entraîne un déséquilibre de la tension de sortie triphasée. Lorsque cette tension déséquilibrée est appliquée au moteur, la tension de séquence inverse produit un champ magnétique tournant opposé à celui généré par la tension de séquence directe, agissant ainsi comme un frein.

Mais comme le champ magnétique positif est beaucoup plus intense que le champ magnétique négatif, le moteur continue de tourner dans le sens du champ positif. Cependant, en raison de l'effet de freinage du champ magnétique de séquence inverse, la puissance de sortie du moteur est réduite, ce qui diminue son rendement.

Parallèlement, l'élévation de température et les pertes de puissance réactive du moteur augmentent avec le déséquilibre de la tension triphasée. Il est donc très peu économique et dangereux de faire fonctionner le moteur dans des conditions de tension triphasée déséquilibrée.

II. Causes d'une charge triphasée déséquilibrée

(1) Compréhension insuffisante de l'importance de l'équilibre de charge triphasé. Le personnel de direction n'a pas respecté scrupuleusement les règles et réglementations en vigueur et n'a pas effectué les évaluations requises.

(2) Un grand nombre d'équipements électriques monophasés. Ces dernières années, de nombreux appareils électriques monophasés de haute qualité et de forte puissance se sont généralisés dans les foyers. Lorsque la consommation électrique des charges monophasées augmente fortement et que leur utilisation simultanée est peu probable, le déséquilibre de la charge triphasée du réseau basse tension risque de s'accroître.

(3) Comme le personnel de gestion n'est pas familiarisé avec les règles changeantes et la répartition de la charge triphasée dans la zone de la plateforme, la demande de nouveaux utilisateurs monophasés, en particulier les gros équipements monophasés, ne peut pas être répartie de manière équilibrée en fonction de la charge triphasée.

(4) Augmentation temporaire de la consommation d'énergie et augmentation saisonnière de la consommation d'énergie, comme l'été, l'hiver, les vacances, l'augmentation de la consommation d'énergie de chaque utilisateur est incohérente, ce qui entraîne un déséquilibre de charge triphasé.

III. Mesures d'amélioration

1. Solutions au déséquilibre de tension triphasé du réseau électrique causé par une charge asymétrique :

(1) La charge asymétrique est répartie sur différents points d'alimentation électrique afin de réduire le problème d'un déséquilibre excessif important causé par une connexion centralisée.

(2) La méthode d'échange croisé et d'égalité est utilisée pour répartir raisonnablement la charge asymétrique sur chaque phase et essayer de l'équilibrer.

(3) Augmenter la capacité de court-circuit du point d'accès à la charge, par exemple en modifiant le réseau ou en améliorant le niveau de tension d'alimentation pour améliorer la capacité du système à supporter une charge déséquilibrée.

2. Renforcer la direction

(1) Désigner chaque année un personnel spécialisé pour dessiner le schéma du réseau de transformateurs et le schéma de répartition de la charge, rassembler les données pertinentes telles que le nombre d'utilisateurs d'électricité sur chaque phase et le modèle de compteur électrique dans un tableau pratique et facile à vérifier, vérifier s'il y a des utilisateurs manquants ou nouveaux, et mettre à jour en temps opportun en fonction des changements de charge.

(2) Désignez une personne munie d'une pince ampèremétrique et effectuez un test de charge au moins une fois par mois pour vérifier la charge triphasée déséquilibrée.

(3) Pour la consommation d'énergie temporaire et la consommation d'énergie saisonnière, le personnel de gestion doit connaître la situation de base des utilisateurs, les sites d'installation, les changements de consommation d'énergie, puis procéder à un ajustement en temps opportun en fonction de la situation.

(4) Demander l'utilisation de nouveaux équipements monophasés pour l'électricité, effectuer un bon travail de distribution de la puissance de charge, autant que possible répartir uniformément sur le circuit triphasé.

3. Ajuster la charge triphasée déséquilibrée pour obtenir un « équilibre quadruple ».

« L’équilibre des quatre » correspond à l’équilibre des points de mesure, à l’équilibre des branches, à l’équilibre des lignes principales et à l’équilibre côté sortie basse tension du transformateur.

Parmi les quatre équilibres, le point clé est celui de la mesure et de l'équilibre des branches ; la consommation électrique moyenne de l'utilisateur peut servir de base à l'ajustement, la consommation électrique étant à peu près la même que celle d'une classe, elle est respectivement ajustée uniformément au triphasé.

4. Connectez simultanément la ligne triphasée au point de charge.

Afin d'obtenir la symétrie de la charge triphasée, les lignes triphasées doivent être introduites simultanément au point de charge, car les pertes sont considérablement réduites lorsque les lignes triphasées sont introduites simultanément au point de charge.

Étendez autant que possible la zone de distribution des réseaux triphasés et tétraphasés et réduisez la longueur de la ligne principale d'alimentation monophasée. Les lignes d'accès doivent être raccordées, dans la mesure du possible, aux phases u, V et W sur le même pôle. Enfin, la charge des trois groupes de lignes monophasées doit être équilibrée autant que possible.

5. Concevoir de manière raisonnable le programme de rénovation du réseau électrique

Afin d'assurer l'équilibre de la charge triphasée après transformation, il est nécessaire de concevoir judicieusement le schéma de transformation du réseau électrique. Avant toute conception, il convient de comprendre les lois de variation et de répartition de la charge, de réaliser une étude de site, de maîtriser la répartition de la charge et d'établir le schéma de câblage correspondant.

Le câblage doit être effectué strictement selon le principe de l'équilibrage de charge triphasé, et des câbles triphasés et à quatre fils doivent être acheminés autant que possible vers chaque centre de charge important.

Source : Windows on Power