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Transformateur de courant de 145 kV (type « en épingle à cheveux »)

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Transformateur de courant de 145 kV

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Le transformateur de courant de 145 kV (type « hair-pin ») est un transformateur de mesure haute tension destiné à une utilisation en extérieur, utilisé dans les sous-stations à isolation en air (AIS) de 132 kV et 145 kV. Il convertit avec précision les courants primaires élevés en courants secondaires normalisés (1 A ou 5 A) destinés aux relais de protection, au comptage d’énergie, à l’enregistrement des défauts et à l’automatisation des sous-stations. Le modèle en épingle à cheveux se caractérise par un conducteur primaire intégré en forme de U formant un enroulement primaire à un seul tour, ce qui lui confère une résistance mécanique élevée, d’excellentes performances d’isolation et un fonctionnement fiable.

Principe de fonctionnement
Le transformateur de courant de type « hair-pin » de 145 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 est produit dans le noyau magnétique. Ce flux variable induit un courant proportionnel dans l’enroulement secondaire tout en maintenant l’isolation électrique entre les circuits primaire et secondaire.

Construction
Un transformateur de courant de type « en épingle à cheveux » de 145 kV typique se compose des éléments suivants :
· Conducteur primaire monobloc en cuivre ou en aluminium en forme de U
· Noyau magnétique toroïdal à haute perméabilité
· Enroulements secondaires multiples pour le comptage et la protection
· Système d’isolation papier-huile (le plus courant)
· Un isolateur externe en porcelaine ou en matériau composite
· Une chambre d’expansion d’huile ou un soufflet en acier inoxydable
· Un boîtier de raccordement secondaire
· Une borne de mise à la terre
· Une base de support en acier galvanisé
· Une plaque signalétique en acier inoxydable

Caractéristiques
· Conducteur primaire en épingle à cheveux à un seul tour.
· Excellente précision de mesure.
·Plusieurs noyaux secondaires indépendants.
·Hautes performances d’isolation pour les réseaux de 145 kV.
·Haute résistance thermique et dynamique aux courts-circuits.
·Conception pour une utilisation en extérieur, résistante aux intempéries.
·Faibles caractéristiques de décharges partielles.
·Longue durée de vie avec un entretien minimal.

Caractéristiques nominales types
·Tension maximale du réseau : 145 kV
·Fréquence nominale : 50 ou 60 Hz
·Courant primaire : 200–4 000 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 : 10–60 VA
·Résistance aux impulsions de foudre : typiquement 650 kV
·Résistance aux tensions de fréquence industrielle : typiquement 275 kV (1 min)
·Installation : AIS en extérieur

Avantages
·Haute précision tant pour la protection que pour le comptage commercial.
·Excellente coordination d’isolation pour les réseaux de 132/145 kV.
·Conducteur primaire robuste à un seul tour offrant une résistance mécanique élevée.
·Plusieurs noyaux secondaires permettant de séparer les fonctions de comptage et de protection.
·Haute résistance aux contraintes thermiques et mécaniques lors des courts-circuits.
·Performances fiables à long terme dans des conditions environnementales extérieures.

Limites
·Les appareils à huile nécessitent une inspection périodique de l’état de l’huile, des joints d’étanchéité et de l’intégrité de l’isolation.
·Plus volumineux et plus lourds que les transformateurs de courant moulés en résine de moyenne tension.
·Nécessitent un support structurel adéquat lors de l’installation.
·L'enroulement secondaire ne doit jamais être mis en circuit ouvert lorsque le primaire est sous tension, car des tensions dangereuses peuvent être induites aux bornes du secondaire.

Applications
Les transformateurs de courant de type « hair-pin » de 145 kV sont largement utilisés dans :
·Les postes de transport de 132 kV et 145 kV
·Les baies de lignes de transport
·La protection des transformateurs de puissance
·La protection différentielle des barres omnibus
·Les baies de disjoncteurs
·Le comptage commercial et de réseau
·Les sous-stations industrielles haute tension
·Les sous-stations de raccordement au réseau d’énergies renouvelables
·Les postes de commutation

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 barres omnibus ou des transformateurs PX / TPX / TPY / TPZ

Utilisations typiques
Le transformateur de courant de type « hair-pin » de 145 kV est largement déployé dans les sous-stations à isolation en air de 132 kV et 145 kV pour :
·La mesure du courant pour les systèmes de contrôle-commande et d’acquisition de données (SCADA)
·Le comptage de l’énergie facturable et de l’énergie de service
·La protection contre les surintensités et les défauts à la terre
·La protection différentielle des transformateurs et des barres omnibus
·L'enregistrement des défauts et la surveillance des perturbations
·La surveillance du réseau et l'automatisation des sous-stations

Son conducteur primaire monotour intégré, sa rigidité diélectrique élevée, ses multiples noyaux secondaires et son excellente précision de mesure en font une solution fiable pour les systèmes modernes de transport d'énergie haute tension où la fiabilité, la sécurité et la précision sont essentielles.