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Transformateur de courant de 123 kV (type « en épingle à cheveux »)

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Transformateur de courant de 123 kV

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Le transformateur de courant de 123 kV (type « en épingle à cheveux ») est un transformateur de mesure haute tension utilisé dans les sous-stations à isolation en air (AIS) de 110 kV et 123 kV afin de transformer avec précision des courants primaires élevés en courants secondaires normalisés (généralement 1 A ou 5 A) à des fins de protection, de comptage, de commande et de surveillance. Le modèle en épingle à cheveux utilise un conducteur primaire intégré en forme de U qui forme un enroulement primaire à un seul tour, offrant ainsi une conception robuste, compacte et hautement fiable.

Principe de fonctionnement

Le transformateur de courant de 123 kV de type « épingle à cheveux » fonctionne selon le principe de l’induction électromagnétique.

Lorsqu’un courant alternatif circule dans le conducteur primaire en forme de U, il crée un flux magnétique alternatif dans le noyau du transformateur. Ce flux magnétique induit un courant proportionnel dans l’enroulement secondaire.

Construction
Un transformateur de courant de type « épingle à cheveux » de 123 kV typique se compose des éléments suivants :
· Conducteur primaire monobloc en cuivre ou en aluminium en forme de U
· Un noyau magnétique toroïdal à haute perméabilité
· Plusieurs enroulements secondaires destinés à la protection et au comptage
· Un isolateur creux en porcelaine ou en matériau composite
· Un système d’isolation papier-huile (le plus courant) ou une isolation au SF₆ (selon la conception)
· Une chambre d’expansion d’huile ou un soufflet (pour les appareils à huile)
·Boîtier de raccordement secondaire avec borniers
·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.
·Haute précision de mesure sur une large plage de courant.
·Plusieurs noyaux secondaires indépendants pour le comptage et la protection.
·Excellentes performances d’isolation pour les réseaux de 123 kV.
·Haute résistance thermique et dynamique aux courts-circuits.
·Conception résistante aux intempéries pour une installation en extérieur.
·Faibles caractéristiques de décharges partielles.
·Longue durée de vie avec un entretien minimal.

Caractéristiques nominales types
·Tension maximale du réseau : 123 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
·Charge nominale : 10 à 60 VA
·Résistance aux impulsions de foudre : généralement 550 kV
·Résistance aux tensions de fréquence industrielle : généralement 230 kV (1 min)
·Installation : AIS en extérieur

Avantages
·Excellente précision pour la protection et le comptage commercial.
·Haute fiabilité d’isolation pour les réseaux 110/123 kV.
·Construction primaire compacte à simple spire.
·Résilience mécanique élevée et résistance sismique.
·La présence de plusieurs noyaux secondaires permet de disposer de circuits de protection et de comptage indépendants.
·Longue durée de vie et faibles besoins d’entretien.

Limites
·Plus volumineux et plus lourd que les transformateurs de courant à résine moulée de moyenne tension.
·Les modèles à huile nécessitent une inspection périodique du niveau d’huile, des joints d’étanchéité et de l’état de l’isolation.
·L’installation nécessite un support adéquat en raison de la hauteur et du poids de l’appareil.
·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
Un transformateur de courant de type « en épingle à cheveux » de 123 kV est largement utilisé dans :
·Les postes de transport de 110 kV et 123 kV
·Les baies d’entrée et de sortie des lignes de transport
·La protection des transformateurs de puissance
·Les schémas de protection des barres omnibus
·Les baies de disjoncteurs
·Les systèmes de comptage de consommation
·Les sous-stations industrielles haute tension
·Les sous-stations de raccordement des parcs éoliens et solaires
·Les postes de commutation des réseaux publics

Disposition typique des noyaux secondaires
Un transformateur de courant de type « hair-pin » de 123 kV comprend souvent plusieurs noyaux secondaires, par exemple :
·Noyau 1 Comptage commercial 0,2S
·Noyau 2 Comptage de l’installation 0,5
·Noyau 3 Protection contre les surintensités et les défauts à la terre 5P20
·Noyau 4 Protection différentielle ou des barres omnibus PX / TPX / TPY

Le transformateur de courant de type « en épingle à cheveux » de 123 kV est un composant clé des postes de transformation isolés à l’air de 110/123 kV. Il assure une mesure précise du courant, une isolation galvanique et fournit des signaux fiables aux relais de protection, aux compteurs d’énergie et aux systèmes d’automatisation des postes de transformation. Son conducteur primaire monotour intégré, ses performances d’isolation élevées et ses multiples noyaux secondaires en font un dispositif parfaitement adapté aux réseaux de transport modernes exigeant une fiabilité et une précision de mesure élevées.