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Transformateur de courant de 245 kV (type « en épingle à cheveux »)

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Transformateur de courant de 245 kV

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Le transformateur de courant de 245 kV (de type « en épingle à cheveux ») est un transformateur de mesure extra-haute tension (EHT) destiné à une utilisation en extérieur, utilisé dans les sous-stations à isolation par air (AIS) de 220 kV et 245 kV. Il convertit les courants primaires élevés en courants secondaires normalisés (1 A ou 5 A) à des fins de protection, de comptage, de surveillance et de commande, tout en assurant une isolation électrique totale entre le circuit primaire haute tension et les équipements secondaires basse tension.

Le type « en épingle à cheveux » utilise un conducteur primaire intégré en forme de U à un seul tour, offrant une résistance mécanique élevée, d’excellentes performances en cas de court-circuit et une fiabilité à long terme supérieure.

Principe de fonctionnement
Un transformateur de courant de type « en épingle à cheveux » de 245 kV fonctionne selon le principe de l’induction électromagnétique.

Lorsqu’un courant alternatif circule dans le conducteur primaire en forme de U, un flux magnétique alternatif s’établit dans le noyau magnétique. Ce flux induit un courant proportionnel dans l’enroulement secondaire tout en maintenant l’isolation galvanique.

Construction
Un transformateur de courant de type « épingle à cheveux » de 245 kV comprend généralement :
· Un conducteur primaire monoboudin en cuivre ou en aluminium, en forme de U, d’un seul tenant
· Un noyau magnétique toroïdal à haute perméabilité
· Plusieurs enroulements secondaires destinés à la protection et au comptage
· Un système d’isolation papier-huile (le plus courant pour ce niveau de tension)
· Un isolateur creux en porcelaine ou en matériau composite
· Un soufflet de dilatation à huile ou un conservateur
· Un système de gradation capacitive pour le contrôle du champ électrique
·Boîtier de raccordement secondaire
·Borne de mise à la terre
·Socle de montage en acier galvanisé
·Plaque signalétique en acier inoxydable

Caractéristiques
·Conducteur primaire intégré en épingle à cheveux à un seul tour.
·Excellente précision sur une large plage de fonctionnement.
·Plusieurs noyaux secondaires indépendants.
·Rigidité diélectrique élevée adaptée aux réseaux à très haute tension.
·Faible niveau de décharges partielles.
·Haute résistance thermique et dynamique aux courts-circuits.
·Conception pour une utilisation en extérieur, résistante aux intempéries.
·Longue durée de vie avec un entretien minimal.

Caractéristiques nominales types
·Tension maximale du système : 245 kV
·Fréquence nominale : 50 ou 60 Hz
·Courant primaire : 300–4 000 A
·Courant secondaire : 1 A ou 5 A
·Classe de précision de mesure : 0,1, 0,2, 0,2S, 0,5, 0,5S
·Classe de précision de protection : 5P10, 5P20, 10P10, PX, TPX, TPY, TPZ
·Charge nominale : 15 à 60 VA
·Résistance aux impulsions de foudre : généralement 1 050 kV
·Résistance aux impulsions de commutation : conforme aux exigences de la norme CEI et des réseaux de distribution
·Résistance aux tensions de fréquence industrielle : typiquement 460 kV (1 min)
·Installation : AIS en extérieur

Avantages
·Haute précision pour le comptage commercial et les relais de protection.
·Excellente coordination d’isolation pour les réseaux de transport à 220/245 kV.
·Conducteur primaire monotour robuste présentant une résistance mécanique élevée.
·Les multiples noyaux secondaires permettent des circuits de comptage et de protection indépendants.
·Haute résistance aux contraintes thermiques et électromécaniques en cas de défaut.
·Performances fiables dans des environnements extérieurs difficiles.

Limites
·Leur taille et leur poids importants nécessitent des structures de support robustes.
·Les systèmes d’isolation à huile nécessitent une inspection et un entretien périodiques.
·Coût initial plus élevé que celui des transformateurs de courant moyenne tension.
·L’enroulement secondaire ne doit jamais être mis en circuit ouvert lorsque le primaire est sous tension, car des tensions dangereuses peuvent apparaître aux bornes secondaires.

Applications
·Les transformateurs de courant de type « hair-pin » de 245 kV sont largement utilisés dans :
·Les postes de transport de 220 kV et 245 kV
·Les baies de lignes de transport
·Les baies de transformateurs de puissance
·La protection différentielle des barres omnibus
·La protection des disjoncteurs
·Le comptage commercial et des services publics
·Les sous-stations d’interconnexion au réseau
·Les postes de commutation
·Les sous-stations de transport d’énergie renouvelable
·Les installations industrielles à très haute tension

Disposition typique des noyaux secondaires
·Noyau 1 Comptage commercial 0,2S
·Noyau 2 Comptage opérationnel 0,5
·Noyau 3 Protection contre les surintensités et les défauts à la terre 5P20
·Noyau 4 Protection différentielle des transformateurs ou des barres omnibus PX / TPX / TPY / TPZ
·Noyau 5 Protection de secours ou enregistrement des perturbations 5P20 ou PX

Utilisations typiques
Le transformateur de courant de type « hair-pin » de 245 kV est conçu pour les réseaux de transport exigeants de 220 kV et 245 kV, où une précision et une fiabilité élevées sont essentielles. Ses fonctions typiques comprennent :
·Comptage commercial et de règlement
·Protection contre les surintensités et les défauts à la terre
·Protection différentielle des transformateurs et des barres omnibus
·Enregistrement des défauts et analyse des perturbations
·Contrôle de supervision et acquisition de données (SCADA)
·Surveillance à grande échelle et automatisation des postes de transformation

Son conducteur primaire en « épingle à cheveux » à simple spire, son système d’isolation avancé, ses multiples noyaux secondaires et ses performances diélectriques élevées en font une solution de choix pour les postes de transformation modernes à très haute tension isolés à l’air, garantissant une mesure précise du courant et une protection fiable tout au long de la durée de vie de l’installation.