Savez-vous quelles sont les conditions requises pour le fonctionnement en parallèle des transformateurs ?

De plus, en raison de la forte saisonnalité de la charge électrique, certains transformateurs peuvent être mis hors service pendant la saison de faible charge, ce qui permet non seulement de réduire les pertes à vide du transformateur et d'améliorer son rendement, mais aussi de réduire le courant d'excitation réactif, d'améliorer le facteur de puissance du réseau et d'améliorer l'efficacité du système de réseau électrique.

Quelles sont donc les conditions requises pour le fonctionnement en parallèle de transformateurs ? C’est une question très fréquente. Voyons d’abord les conditions de mise en parallèle de transformateurs, puis celles qui s’y prêtent.

(1) En général, voir la figure ci-dessous :

Sur cette image, nous voyons deux transformateurs, étiquetés T1 et T2.

Méthode de récupération du système :

En fonctionnement réel, les deux barres omnibus sont alimentées par leurs propres transformateurs.

Par conséquent, les disjoncteurs d'arrivée QF1 et QF2 sont fermés, tandis que le disjoncteur de couplage QF3 d'un segment de barre omnibus est ouvert. En cas de problème avec le transformateur ou le côté moyenne tension d'une ligne d'arrivée donnée, tel qu'une chute de tension importante (sous-tension ou perte de tension) ou une panne, le disjoncteur de la ligne d'arrivée de cette section est ouvert, puis le disjoncteur de couplage QF3 est fermé. Lors du rétablissement du système, deux méthodes de récupération sont possibles :

Méthode de récupération 1 : Ouvrez le disjoncteur de couplage QF3, puis fermez le disjoncteur d’arrivée correspondant. Cette méthode est simple, mais elle nécessite le redémarrage d’une charge sur le bus, comme un moteur, après une coupure de courant.

Méthode de récupération 2 : commencer par fermer le disjoncteur d’arrivée correspondant, puis les transformateurs montés en parallèle, et enfin ouvrir le disjoncteur de couplage. Cette méthode est légèrement plus complexe, mais elle évite une seconde coupure de courant pour le redémarrage de la charge.

Examinons les conditions de juxtaposition des transformateurs :

Premièrement : les conditions du transformateur lui-même

Y compris : le mode de câblage du transformateur est identique au rapport de transformation, la tension d’impédance du transformateur est identique et la tension secondaire du transformateur est identique.

Deuxièmement : conditions de ligne

Cela inclut : le réseau moyenne tension doit provenir du même réseau de distribution, présenter la même phase, le même angle de phase initial et la même fréquence, ainsi que la même amplitude de tension. De plus, le réseau moyenne tension doit pouvoir supporter le choc de démarrage du réseau basse tension.

(2) Lorsque le système est équipé d'un générateur, examinons la figure suivante :

Cette figure est un peu plus complexe que la figure 1. Elle comporte un générateur autonome, et le disjoncteur du générateur et le disjoncteur d'arrivée du réseau ont une relation d'interverrouillage et d'investissement mutuel.

En raison de la complexité de la relation de rejet, chez ABB, un automate programmable est souvent utilisé pour construire la logique de rejet. Voici une brève description :

1) En fonctionnement normal, la liaison de bus est ouverte et les lignes d'arrivée de chaque section sont fermées.

2) Si l'alimentation secteur d'une certaine section tombe en panne, ouvrez la ligne d'arrivée de cette section, puis fermez le raccordement du bus.

3) Une fois le défaut éliminé et le système rétabli, celui-ci sera remis en service de deux manières : avec des transformateurs en parallèle et hors parallèle. Les conditions de fonctionnement en parallèle des transformateurs sont identiques à celles décrites précédemment.

4) Si la panne d'une section du réseau électrique persiste et qu'une autre section tombe à nouveau en panne, ou si deux sections tombent en panne simultanément, le système démarrera le générateur. Le fonctionnement de ce dernier déterminera ensuite si la liaison de bus est activée.

5) Lors du rétablissement du réseau électrique, deux méthodes sont possibles : la première, illustrée figure 2, consiste à interconnecter la ligne d’alimentation du réseau et celle du générateur, une seule pouvant être fermée. Dans ce cas, on ouvre d’abord la ligne d’alimentation du générateur, puis on ferme celle du réseau. La seconde méthode ne repose pas sur cette interconnexion. Après le rétablissement du réseau, le générateur est quasi-synchronisé avec celui-ci sous la supervision du système, puis la ligne d’alimentation du réseau est fermée et le générateur est mis hors tension.

La seconde méthode permet d'empêcher le redémarrage de la charge après une seconde coupure de courant. On constate que la situation des transformateurs en parallèle est identique à la situation générale.

(3) Fonctionnement en parallèle de transformateurs lorsque la capacité de charge d'un seul transformateur est insuffisante

Les conditions de montage en parallèle des transformateurs restent inchangées. Dans ce cas, en cas de court-circuit côté charge, l'intensité du courant de court-circuit doit être multipliée par le nombre de transformateurs en parallèle. Voir l'illustration ci-dessous :

Sur la figure, les deux lignes d'arrivée et le bus de liaison sont fermés, et les transformateurs T1 et T2 fonctionnent en parallèle.

Lorsqu'une section de bus est court-circuitée, les deux transformateurs contribuent au courant de court-circuit au point de court-circuit, de sorte que le courant de court-circuit au niveau de la charge est égal à deux fois le courant de court-circuit d'un seul transformateur.

Par conséquent, les conditions de fonctionnement en parallèle des transformateurs sont les suivantes : le pouvoir de coupure du disjoncteur de départ sur chaque section du jeu de barres doit être le double de celui du disjoncteur d’arrivée. À défaut, le fonctionnement en parallèle des transformateurs est interdit.

Il est stipulé dans le cahier des charges que, pour le fonctionnement en parallèle des transformateurs sur une courte période de commutation, le pouvoir de coupure du disjoncteur côté charge peut être sélectionné dans des conditions normales sans doublement.

(4) Avantages et objectifs du fonctionnement en parallèle des transformateurs

Améliorer l'efficacité du fonctionnement des transformateurs. Lorsque la charge augmente au point où la capacité d'un transformateur est insuffisante, un second transformateur peut être mis en parallèle. Inversement, lorsque la charge diminue au point où les deux transformateurs ne sont plus nécessaires pour fournir de l'énergie simultanément, l'un d'eux peut être mis hors service.

En particulier dans les zones rurales, les variations saisonnières de la consommation d'électricité sont marquées, et le fonctionnement en parallèle des transformateurs peut être adapté à l'importance de la charge électrique. De cette manière, les pertes du transformateur lui-même sont minimisées et l'objectif d'une exploitation économique est atteint.

Améliorer la fiabilité de l'alimentation électrique. En cas de défaillance d'un transformateur en parallèle, son retrait rapide du réseau permet aux autres transformateurs (un ou deux) de continuer à assurer l'alimentation normalement. La réparation d'un transformateur n'affecte pas le fonctionnement des autres, réduisant ainsi les risques de pannes et de dommages. La réduction de la durée et de la fréquence des coupures de courant lors des opérations de maintenance contribue également à améliorer la fiabilité de l'alimentation électrique.

Réalisez des économies d'électricité et gagnez en efficacité. Prenons l'exemple d'un poste de transformation équipé de deux transformateurs de 4 000 kVA et 3 150 kVA. Après un an de fonctionnement en parallèle, l'économie d'énergie réalisée est de 102 000 kWh, soit un gain significatif, et l'investissement initial est réduit.