Transformateurs sur socle selon la norme IEEE pour la recharge des véhicules électriques et la modernisation du réseau

L’infrastructure nord-américaine de distribution électrique connaît une transformation majeure. Le vieillissement des équipements publics, l’expansion des développements commerciaux, l’intégration des énergies renouvelables et le déploiement accéléré des réseaux de recharge pour véhicules électriques (EV) génèrent de nouvelles exigences en matière d’équipements fiables de distribution moyenne tension.

À mesure que les entreprises publiques et les promoteurs investissent dans la distribution souterraine de l’énergie électrique, Norme IEEE transformateurs fixés sur une base sont devenus un composant essentiel des infrastructures électriques modernes.

Contrairement aux transformateurs conventionnels montés sur poteaux, les transformateurs enrobés sont installés au niveau du sol dans des enceintes sécurisées et résistantes aux actes de malveillance. Ils assurent une connexion efficace entre les réseaux souterrains de distribution moyenne tension et les charges électriques basse tension, tout en facilitant l’accès des services publics, garantissant la sécurité du public et assurant une maintenance fiable à long terme.

Pour les ingénieurs des services publics, les entrepreneurs EPC, les distributeurs électriques et les exploitants commerciaux de bornes de recharge pour véhicules électriques (EV), le choix du transformateur adapté exige bien plus qu’une simple correspondance des tensions nominales et des puissances apparentes exprimées en kVA. Les ingénieurs doivent évaluer les normes IEEE/ANSI applicables, les configurations d’alimentation, les performances thermiques, la coordination des protections, l’intégrité des enceintes ainsi que les conditions opérationnelles spécifiques au site.

Ce guide technique explique les caractéristiques essentielles et les considérations techniques nécessaires au choix des transformateurs triphasés enrobés destinés aux projets nord-américains de distribution souterraine et de recharge commerciale de véhicules électriques (EV) .

1. Pourquoi Transformateurs fixés sur une base Enjeu clé pour la modernisation du réseau nord-américain

1.1 Le rôle croissant de la distribution souterraine d’électricité

La distribution souterraine d’électricité est largement utilisée dans les quartiers résidentiels nord-américains, les aménagements commerciaux, les parcs industriels et les projets d’infrastructures urbaines.

Bien que la distribution souterraine implique généralement des coûts de construction initiaux plus élevés que ceux des réseaux aériens, elle offre plusieurs avantages dans les applications adaptées :

• Une exposition moindre des conducteurs principaux au vent, aux branches tombantes et à certains risques liés aux conditions météorologiques.

• Une apparence visuelle améliorée dans les aménagements commerciaux et résidentiels.

• Moins de conflits liés aux distances de sécurité requises pour les lignes aériennes.

• Une intégration souple avec les installations commerciales et les infrastructures électriques.

• Un accès au niveau du sol aux équipements, réservé au personnel qualifié des services publics.

Toutefois, la distribution souterraine n’élimine pas les risques de coupures. Les défauts de câbles, les inondations, la dégradation de l’isolation et les pannes d’équipement demeurent des considérations techniques importantes.

Transformateurs de distribution montés sur plot servent d’interfaces essentielles entre les départs souterrains moyenne tension et les systèmes électriques secondaires alimentant les bâtiments, les équipements industriels et les installations de recharge pour véhicules électriques.

1.2 De nouvelles charges électriques modifient les exigences relatives aux transformateurs

Les réseaux de distribution traditionnels étaient principalement conçus autour de profils de charge résidentielle et commerciale relativement prévisibles.

Aujourd’hui, les gestionnaires de réseau doivent intégrer des conditions de fonctionnement plus complexes, notamment :

• Des aménagements commerciaux à forte densité.

• Des centres de données et des installations industrielles.

• Une production solaire distribuée et des systèmes de stockage d’énergie par batteries.

• Des aires commerciales de recharge pour véhicules électriques.

• Des flottes de transport électrifiées.

• Une demande croissante de surveillance et d’automatisation du réseau.

Ces applications introduisent de nouvelles considérations liées à la capacité du transformateur, à la variabilité de la charge, au vieillissement thermique, à la régulation de tension et à la coordination des protections.

Par exemple, un site commercial de recharge équipé de plusieurs chargeurs rapides CC de 350 kW peut nécessiter une capacité de transformateur nettement supérieure à celle d’un établissement commercial classique.

En conséquence, le choix du transformateur doit tenir compte à la fois de la demande électrique actuelle et d’une extension future réaliste.

2. Comprendre les normes IEEE et ANSI relatives aux transformateurs sur socle

Le respect des normes nord-américaines applicables constitue l’un des critères les plus importants lors de la spécification d’un transformateur sur socle.

La série de normes IEEE C57 établit les exigences et les lignes directrices relatives à la construction, aux performances, aux essais et à l’application des transformateurs.

2.1 Principales normes IEEE relatives aux transformateurs de distribution sur socle

Standard	Champ d’application principal	Pertinence technique
IEEE C57.12.34	Transformateurs de distribution sur socle, immergés dans un liquide, triphasés, 60 Hz	Caractéristiques électriques, exigences relatives à la construction et aux performances
IEEE C57.12.22	Transformateurs de distribution à trois phases, 60 Hz, immergés dans un liquide et montés sur socle, avec des bornes haute tension	Exigences applicables aux configurations de transformateurs
IEEE C57.12.28	Intégrité de l’enceinte d’équipement monté sur socle	Résistance au vandalisme, résistance à la corrosion et intégrité de l’enceinte
IEEE C57.12.00	Exigences générales pour les transformateurs de distribution, de puissance et de régulation immergés dans un liquide	Exigences électriques et fonctionnelles générales
IEEE C57.12.90	Code d’essai pour les transformateurs immergés dans un liquide	Vérification des performances électriques et diélectriques
IEEE C57.91	Guide de charge pour les transformateurs immergés dans de l’huile minérale	Évaluation de la charge thermique et du vieillissement de l’isolation
IEEE C57.12.70	Repérage des bornes et raccordements	Identification des raccordements et disposition des bornes

Note technique : Les normes IEEE C57.12.22 et IEEE C57.12.34 traitent de configurations différentes de transformateurs et ne sont pas interchangeables. Les ingénieurs doivent vérifier la norme applicable, son édition, sa classe de tension et la disposition de l’équipement avant toute commande.

2.2 Pourquoi l’intégrité de l’enceinte selon IEEE C57.12.28 est-elle essentielle ?

Les transformateurs sur socle sont fréquemment installés dans des zones accessibles au public, notamment dans les parkings commerciaux, les lotissements résidentiels et les stations de recharge pour véhicules électriques (EV).

Par conséquent, la conception de l’enceinte constitue un aspect fondamental de la sécurité.

La norme IEEE C57.12.28 définit les exigences relatives à l’intégrité de l’enceinte pour les équipements sur socle concernés, y compris la résistance aux intrusions non autorisées et la tenue aux conditions environnementales spécifiées.

Principaux critères de conception à prendre en compte :

• Construction de compartiments résistants aux manipulations non autorisées.

• Portes d'accès sécurisées et dispositifs de verrouillage.

• Matériaux résistants à la corrosion et revêtements protecteurs.

• Intégrité mécanique des composants de l'enceinte.

• Séparation adéquate des compartiments et aménagements d'accès appropriés.

Pour les installations côtières, les ingénieurs doivent également évaluer l'exposition au sel, l'humidité, les performances des revêtements et la résistance à la corrosion à long terme.

La conformité à la norme IEEE C57.12.28 doit être étayée par une documentation technique pertinente et des preuves d'essais. Les exigences spécifiques au projet en matière de revêtements ou de brouillard salin peuvent aller au-delà des dispositions minimales prévues par la norme.

2.3 Exigences d'approbation UL, CSA et des services publics

L'approvisionnement de transformateurs en Amérique du Nord peut impliquer plusieurs exigences de conformité distinctes.

Celles-ci comprennent les normes de conception IEEE/ANSI, les exigences applicables en matière de certification ou de liste de sécurité, les spécifications des services publics et les codes électriques locaux.

Un transformateur conçu conformément aux normes IEEE n'est pas automatiquement homologué UL ni certifié CSA.

De même, le respect d’une norme publiée ne garantit pas nécessairement son acceptation par un fournisseur d’électricité particulier.

Avant l’achat, les équipes de projet doivent vérifier :

1. Les normes IEEE/ANSI applicables et leurs éditions.

2. Les configurations de transformateurs approuvées par le fournisseur d’électricité.

3. Les certifications ou évaluations tierces requises.

4. Les exigences en matière d’efficacité du département américain de l’Énergie (U.S. Department of Energy).

5. Les exigences réglementaires fédérales et provinciales canadiennes, le cas échéant.

6. Les rapports d’essais en usine et la documentation technique justificative.

Pour les transformateurs importés, ces exigences doivent être clarifiées au stade de la demande de devis (RFQ), et non après la livraison de l’équipement.

3. Spécifications critiques pour les transformateurs souterrains Transformateurs de distribution

Le choix d’un transformateur adapté implique des décisions coordonnées concernant les caractéristiques électriques, les dispositions des alimentations, les systèmes d’isolation et les dispositifs de protection.

3.1 Alimentation en boucle par rapport à l’alimentation radiale – Transformateurs montés sur socle

Deux dispositions courantes de raccordement haute tension sont l’alimentation radiale et l’alimentation en boucle.

Configuration à alimentation radiale

Un transformateur à alimentation radiale reçoit l’énergie d’une seule alimentation primaire.

Cette disposition est couramment utilisée lorsque le transformateur est situé à l’extrémité d’un circuit de distribution ou lorsque des raccordements alternatifs d’alimentation ne sont pas nécessaires.

Avantages :

• Disposition d’alimentation relativement simple.

• Moins de points de raccordement de câbles primaires.

• Adapté aux charges commerciales indépendantes.

• Complexité potentielle moindre des équipements et de l’installation.

Toutefois, un défaut ou une interruption affectant l’alimentation en amont peut interrompre le service fourni aux équipements situés en aval.

Configuration d’alimentation en boucle

Un transformateur à alimentation en boucle offre des connexions primaires par câble permettant au circuit de distribution de continuer à travers l’emplacement du transformateur.

Selon la conception du réseau de la compagnie d’électricité et les équipements de commutation installés, cette configuration peut permettre la sectionnalisation et des dispositions d’alimentation alternative.

Avantages :

• Une plus grande souplesse dans la conception des alimentations souterraines.

• Prise en charge des opérations de commutation et de sectionnalisation par la compagnie d’électricité.

• Possibilité d’une restauration améliorée du service.

• Adaptée aux campus commerciaux et aux systèmes de distribution comportant plusieurs transformateurs.

Il est essentiel de noter qu’une configuration d’alimentation en boucle ne garantit pas automatiquement un service ininterrompu. La redondance dépend de la topologie globale du réseau, du schéma de commutation et de la disponibilité d’une source alternative.

Facteur de sélection	Alimentation radiale	Alimentation en boucle
Disposition de l’alimentation primaire	Alimentation unique entrante	Connexions d’alimentation entrantes et sortantes
Application typique	Charges en bout de ligne	Réseaux souterrains à plusieurs transformateurs
Complexité de l’installation	Généralement Plus Faible	Généralement plus élevé
Souplesse de sectionnement	Limité	Plus grande avec commutation adaptée
Capacité de rétablissement	Dépend du réseau amont	Peut prendre en charge la restauration par une alimentation alternative
Applications courantes	Petits établissements commerciaux	Réseaux électriques URD, campus et aménagements commerciaux

Recommandation de sélection : Pour les projets de distribution électrique nécessitant une sectionnalisation des départs, il convient d’évaluer des configurations d’alimentation en boucle, tandis que les installations commerciales autonomes peuvent tirer profit de conceptions à alimentation radiale.

3.2 Choix de la puissance nominale et de la tension du transformateur

Les transformateurs de distribution sur socle sont disponibles dans une large gamme de puissances nominales, selon leur conception, leur classe de tension, leurs besoins en refroidissement et les capacités du fabricant.

Les puissances nominales courantes des transformateurs triphasés de distribution comprennent :

• 75 kVA

• 150 kVA

• 300 kVA

• 500 KVA

• 750 kVA

• 1 000 kVA

• 1 500 kVA

• 2 000 kVA

• 2 500 kVA

Des conceptions sur mesure à plus forte puissance peuvent également être disponibles, sous réserve des normes applicables et des exigences du projet.

Les systèmes nord-américains courants à moyenne tension comprennent 13,8 kV, 24,94 kV et 34,5 kV, bien que les tensions nominales réelles des enroulements des transformateurs doivent correspondre à la tension nominale du réseau et au mode de mise à la terre spécifiés par le fournisseur d’électricité.

Les options typiques de tension secondaire comprennent :

Tension secondaire	Applications courantes
208Y/120 V	Bâtiments commerciaux et charges électriques plus petites
480Y/277 V	Installations industrielles, grands bâtiments commerciaux et infrastructures de recharge pour véhicules électriques (EV)
600Y/347 V	Certaines installations commerciales et industrielles au Canada
Configurations personnalisées	Applications spécifiques aux fournisseurs d’électricité et aux secteurs industriels

Le choix de la classe de tension doit tenir compte de la coordination de l’isolement, du niveau d’isolement aux chocs (BIL), de la mise à la terre ainsi que des spécifications techniques des équipements imposées par le fournisseur d’électricité.

3.3 Conception « Dead-Front » et protection primaire

Pour les applications de distribution souterraine, des configurations de transformateurs à façade isolée sont couramment spécifiées.

Les dispositions à façade isolée utilisent des connexions primaires isolées et séparables afin de réduire l’exposition aux composants sous tension pendant les opérations autorisées.

Les accessoires typiques peuvent inclure :

• Connecteurs coudés à coupure sous charge ou à coupure hors charge.

• Bouchons primaires et logements pour bouchons.

• Parafoudres.

• Ensembles de fusibles Bay-O-Net.

• Fusibles de secours limitant le courant.

• Indicateurs de température de l’huile.

• Jauges de niveau de liquide.

• Dispositifs de décharge de pression.

• Dispositions pour la mise à la terre.

L’équipement de protection doit être coordonné avec les dispositifs de protection en amont et les charges électriques en aval.

L’utilisation d’équipements à façade isolée n’élimine pas les risques électriques. Les opérations de commutation, de test et de maintenance doivent suivre les procédures applicables de l’exploitant du réseau et les exigences de sécurité électrique.

4. Transformateurs industriels sur socle pour la recharge rapide commerciale de véhicules électriques

Les infrastructures commerciales de recharge de véhicules électriques présentent des caractéristiques de fonctionnement différentes de celles de nombreuses charges de distribution conventionnelles.

Un transformateur desservant une station de recharge rapide en courant continu doit supporter une forte demande de puissance, les caractéristiques de conversion des chargeurs, les fluctuations éventuelles de charge et l’extension future de la capacité.

4.1 Calcul de la capacité du transformateur pour la recharge rapide en courant continu

Considérons une aire commerciale de recharge de véhicules électriques équipée de quatre chargeurs rapides en courant continu de 350 kW.

La puissance continue combinée maximale est :

4 × 350 kW = 1 400 kW

En supposant un rendement illustratif du chargeur de 95 % et un facteur de puissance côté CA de 0,99 :

Puissance apparente requise :

KVA du transformateur = 1 400 ÷ (0,95 × 0,99)

≈ 1 489 kVA

Cet exemple indique qu’un transformateur de 1 500 kVA pourrait fonctionner près de sa puissance nominale lorsque les quatre chargeurs fonctionnent à leur puissance maximale.

Toutefois, la sélection finale du transformateur doit également tenir compte de :

• Des spécifications d’entrée fournies par le fabricant des chargeurs.

• De la demande simultanée de charge.

• Des systèmes de gestion énergétique du site et des commandes de répartition de charge.

• Charges des équipements et installations auxiliaires.

• Température ambiante et conditions d’installation.

• Limites de charge du transformateur.

• Extension future de la capacité de recharge.

Un transformateur de 2 000 kVA peut offrir une capacité supplémentaire dans certains projets, mais il ne doit pas être choisi automatiquement sans évaluation technique des charges.

Le surdimensionnement augmente également le coût d’investissement et peut accroître la consommation totale d’énergie à vide, selon la conception du transformateur.

4.2 Distorsion harmonique et échauffement du transformateur

Les chargeurs rapides CC utilisent des convertisseurs électroniques de puissance pour transformer l’énergie électrique CA en une sortie CC régulée.

Ces convertisseurs peuvent introduire des courants harmoniques dans le réseau de distribution.

Les courants harmoniques peuvent accroître les pertes par courants de Foucault dans les enroulements du transformateur, les pertes parasites ainsi que la température de fonctionnement.

Le profil harmonique réel dépend fortement de la topologie du chargeur, de la correction du facteur de puissance, du filtrage et des conditions de fonctionnement.

Les chargeurs modernes à interface active peuvent présenter une distorsion relativement faible du courant d’entrée dans les conditions de fonctionnement spécifiées.

Les ingénieurs ne doivent donc pas supposer que chaque transformateur de recharge pour véhicules électriques (EV) requiert une valeur spécifique du facteur K.

La sélection du transformateur doit plutôt tenir compte de :

• Du spectre harmonique du courant d’entrée du chargeur.

• De la distorsion totale harmonique du courant (THDi).

• Des considérations relatives à la qualité de l’énergie selon la norme IEEE 519 au point de couplage commun.

• Des caractéristiques de pertes parasites et de pertes dans les enroulements du transformateur.

• Des calculs thermiques fournis par le fabricant.

• Des conditions de fonctionnement propres au site.

Les transformateurs classés selon le facteur K constituent une approche possible pour gérer la charge harmonique, mais la terminologie « facteur K » est plus couramment associée à certaines applications de transformateurs secs.

Pour les transformateurs immergés dans un liquide et installés sur socle, une évaluation documentée des pertes harmoniques ou une conception thermique spécifique à l’application peut s’avérer plus appropriée que de spécifier un facteur K-4 ou K-13 sans calculs justificatifs.

4.3 Charge dynamique et performance thermique

La demande liée à la recharge des véhicules électriques (VE) peut varier lorsque les véhicules se connectent, se déconnectent ou ajustent leur puissance de charge.

Bien que l’électronique de puissance des bornes de recharge contrôle généralement le courant d’entrée plutôt que de produire des courants de démarrage incontrôlés similaires à ceux des moteurs, plusieurs bornes de recharge haute puissance peuvent tout de même provoquer des variations importantes de charge.

La performance thermique du transformateur doit donc être évaluée à l’aide de profils réalistes de demande de recharge.

Les principales considérations sont les suivantes:

Température maximale au niveau des enroulements : Des températures excessives peuvent accélérer le vieillissement de l’isolation.

Température de l’huile en partie supérieure : La température de l’huile fournit une indication importante des conditions thermiques de fonctionnement.

Cycle de chargement : Les cycles répétés de charge et de refroidissement affectent le comportement thermique du transformateur.

Les conditions ambiantes : Les températures estivales élevées et un débit d’air restreint peuvent réduire les marges thermiques disponibles.

La norme IEEE C57.91 fournit des lignes directrices pour évaluer la charge et le vieillissement de l’isolation des transformateurs immergés dans de l’huile minérale concernés.

Pour les grands centres de recharge, les profils de charge horaires ou infra-horaires peuvent permettre un dimensionnement plus précis du transformateur qu’une simple estimation de la demande maximale.

4.4 Efficacité énergétique et réduction des pertes à vide

Les stations de recharge pour véhicules électriques (EV) peuvent rester sous tension en continu, même lorsque la demande de recharge est faible.

Par conséquent, les pertes à vide du transformateur contribuent aux coûts d’exploitation tout au long de l’année.

Les concepteurs de transformateurs évaluent couramment deux technologies de noyau :

Acier électrique à grains orientés (GOES/CRGO)

L'acier électrique grain orienté conventionnel offre une solution largement éprouvée, avec des performances magnétiques prévisibles, une flexibilité de fabrication et des caractéristiques de coût bien établies.

Des noyaux en métal amorphe

Les matériaux amorphes pour noyaux peuvent réduire sensiblement les pertes à vide par rapport à certains designs conventionnels de noyaux.

Toutefois, les performances réelles dépendent de la conception complète du transformateur, y compris la géométrie du noyau, la construction des enroulements, la densité d’induction de fonctionnement et les procédés de fabrication.

Les équipes achats devraient comparer les pertes à vide et sous charge garanties, plutôt que de se fier uniquement aux descriptions des matériaux du noyau.

Une évaluation complète devrait prendre en compte le coût total de possession (TOC), incluant le coût d’acquisition, les pertes à vide, les pertes sous charge, les prix de l’électricité et la durée de vie opérationnelle prévue.

4.5 Surveillance intelligente des infrastructures de recharge pour véhicules électriques

Les grands hubs commerciaux de recharge pour véhicules électriques peuvent tirer profit d’une surveillance de l’état des transformateurs.

Selon l’application, les dispositifs de surveillance peuvent comprendre :

• Mesure de la température de l’huile.

• Indication du niveau de liquide.

• Surveillance de la pression.

• Mesure du courant de charge.

• Alarmes de température.

• Interfaces de communication à distance.

Ces fonctions peuvent soutenir la maintenance préventive et améliorer la visibilité opérationnelle.

Toutefois, l’architecture de communication, la cybersécurité, l’intégration au réseau électrique et les exigences en matière de surveillance à distance doivent être définies lors de la phase d’ingénierie du projet.

5. Huile minérale contre fluides isolants esters naturels

Le choix du liquide isolant influence le comportement thermique du transformateur, les considérations de sécurité incendie, les exigences de maintenance et les performances environnementales.

L’huile minérale reste largement utilisée dans les transformateurs de distribution immergés dans un liquide en raison de ses caractéristiques éprouvées de performance et de coût.

Les fluides à base d’ester naturel offrent une alternative pour certaines applications, notamment là où la sécurité incendie renforcée ou les considérations environnementales sont importantes.

Paramètre	Huile minérale	Un fluide ester naturel
Utilisation industrielle	Très largement établi	Utilisation croissante dans des applications sélectionnées
Point de feu	Généralement plus bas	Généralement nettement plus élevé
Biodégradabilité	Généralement Plus Faible	Généralement plus élevé
Comportement face à l’humidité	Caractéristiques conventionnelles des huiles minérales	Comportement différent en matière d’absorption d’humidité et d’isolation
Coût initial du fluide	Généralement Plus Faible	Généralement plus élevé
Applications typiques	Distribution publique et commerciale	Installations sensibles aux risques d’incendie et aux impacts environnementaux

Les fluides à base d’ester naturel peuvent offrir des performances élevées en matière de point d’inflammation, mais la conception du transformateur, la compatibilité du fluide, les procédures de maintenance et les exigences pertinentes en matière de protection contre l’incendie doivent être évaluées conjointement.

Pour les installations de recharge de véhicules électriques (EV) situées à proximité de bâtiments ou d’espaces publics, les ingénieurs doivent examiner les codes de prévention incendie applicables, les distances de dégagement requises, les dispositions de confinement ainsi que les exigences de la compagnie de distribution avant de choisir le liquide isolant.

Un fluide ester naturel ne doit pas être considéré comme éliminant toutes les obligations en matière de protection contre l’incendie ou de conformité environnementale.

6. Sélection d’un transformateur sur socle pour les projets nord-américains

Pour les ingénieurs des services publics et les équipes d’approvisionnement EPC, un processus de spécification structuré peut réduire l’ambiguïté technique et éviter des incompatibilités coûteuses au niveau des équipements.

6.1 Liste de contrôle recommandée pour les spécifications techniques

Spécification	Informations requises
Application	Distribution publique, bâtiment commercial, recharge de véhicules électriques (EV) ou industriel
Capacité nominale	kVA/MVA
Fréquence	60 Hz
Tension primaire	Tension nominale et tension d’enroulement spécifiées par le service public
Tension secondaire	480Y/277 V, 208Y/120 V ou autre
Classe de tension et tenue impulsionnelle (BIL)	Selon les exigences du service public et de la coordination de l’isolement
Configuration de l’alimentation	Alimentation en boucle ou alimentation radiale
Terminaison principale	Face morte ou alternative spécifiée
Liquide isolant	Huile minérale ou alternative approuvée
Disposition du système de refroidissement	Désignation de refroidissement applicable aux transformateurs immergés dans un liquide
Impédance	Pourcentage spécifié par le projet et par l’exploitant
Protection	Exigences relatives aux fusibles, parafoudres et dispositifs de commutation
Boîtier	Exigences IEEE C57.12.28, le cas échéant
Efficacité	Exigences applicables du DOE, du Canada ou des entreprises de services publics
Surveillance	Dispositions relatives à la température, à la pression et aux communications
Documentation	Plans, rapports d’essais et éléments justificatifs de conformité

6.2 Pourquoi l’impédance du transformateur est-elle importante ?

L’impédance du transformateur influe sur le courant de court-circuit, la régulation de tension et la coordination des dispositifs de protection.

Un transformateur à impédance plus faible peut améliorer la régulation de tension dans certaines conditions de charge, mais augmente le courant de défaut disponible.

Un transformateur à impédance plus élevée peut réduire le courant de défaut tout en augmentant la chute de tension sous charge.

L’impédance doit donc être coordonnée avec l’ensemble du système électrique, plutôt que d’être choisie de façon isolée.

Pour les applications de recharge de véhicules électriques (EV), les ingénieurs doivent évaluer la chute de tension pendant les périodes de forte demande et s’assurer que le courant de défaut disponible reste inférieur aux capacités de coupure des équipements en aval.

6.3 Essais en usine et documentation qualité

La garantie de la qualité du transformateur doit inclure des essais courants appropriés et des procédures d’inspection documentées.

Selon le type de transformateur et la norme applicable, les essais en usine peuvent comprendre :

• Mesures de la résistance des enroulements.

• Vérification du rapport et de la polarité.

• Pertes à vide et courant d’excitation.

• Pertes en charge et impédance.

• Essai diélectrique sous tension appliquée.

• Essai sous tension induite.

• Essai d’étanchéité pour les équipements remplis de liquide.

Des essais supplémentaires de type, de conception ou spéciaux peuvent être exigés par l’acheteur.

La documentation de réception en usine doit clairement identifier l’unité testée, les normes applicables, les critères d’acceptation et les résultats mesurés.

Pour les projets nord-américains, les acheteurs doivent également vérifier la disponibilité des plans, des informations sur la plaque signalétique, des instructions de fonctionnement et de la documentation adaptée à l’examen par les services publics ou les autorités compétentes.

7. Jiangsu Dingxin Electric : Solutions sur mesure de transformateurs abrités

Jiangsu Dingxin Electric est un fabricant de transformateurs électriques disposant de plus de 30 ans d’expérience dans le secteur, qui fournit des solutions de transformateurs de distribution et de puissance aux marchés internationaux.

Son portefeuille de produits comprend :

• Transformateurs de distribution monophasés sur poteau.

• Transformateurs de distribution immergés dans l’huile.

• Transformateurs de distribution abrités.

• Transformateurs de distribution secs.

• Transformateurs de puissance immergés dans l’huile.

• Postes électriques préfabriqués.

• Transformateurs sur socle pour véhicules particuliers.

Pour les projets nord-américains, Dingxin peut collaborer avec les clients afin d’évaluer les exigences spécifiques à l’application en matière de transformateurs et de développer des spécifications d’équipement personnalisées.

7.1 Ingénierie de transformateurs axée sur l’application

Les projets diffèrent quant aux configurations électriques et mécaniques requises.

Un projet de distribution souterraine par une entreprise de services publics peut privilégier des connexions primaires standardisées, des dispositions d’interrupteurs et des accessoires approuvés par l’entreprise de services publics.

Un projet commercial de recharge de véhicules électriques (EV) peut accorder une importance accrue à la distribution secondaire haute capacité, aux performances en pertes de charge, à l’évaluation des harmoniques et à la surveillance thermique.

Une installation d’énergies renouvelables peut impliquer des exigences supplémentaires liées au flux de puissance bidirectionnel, à la mise à la terre et à la coordination des dispositifs de protection.

Les échanges techniques de Dingxin peuvent porter sur :

• Les exigences spécifiques au projet en matière de tension et de puissance nominale.

• Les dispositions des enroulements et des connexions du transformateur.

• Dimensions de l’enceinte et configuration mécanique.

• Options de liquide isolant.

• Dispositions des raccordements primaires et secondaires.

• Exigences en matière de surveillance et d’accessoires.

• Essais en usine et attentes en matière de documentation.

La disponibilité finale du produit et sa conformité doivent être confirmées par rapport à la spécification technique convenue.

7.2 Soutien des projets nord-américains EPC et de distribution

Pour l’achat international de transformateurs, la communication technique est aussi importante que la capacité de fabrication.

Les acheteurs nord-américains doivent fournir, dès le début du processus d’achat, l’application prévue, les spécifications de l’entreprise de services publics, les normes applicables et les exigences d’installation.

Une demande de prix technique complète permet de clarifier la compatibilité de l’équipement et d’identifier d’éventuels problèmes d’approbation avant la production.

Dingxin soutient les discussions avec les entreprises de services publics, les entrepreneurs EPC, les distributeurs d’équipements électriques et les développeurs d’infrastructures commerciales qui recherchent des solutions de transformateurs adaptées à des projets spécifiques.

Pour les projets exigeant des configurations IEEE/ANSI, la documentation relative à la conformité ainsi que les exigences d’essais doivent être établies et vérifiées avant la confirmation de la commande.

8. Questions fréquemment posées concernant les transformateurs sur socle selon la norme IEEE

Qu’est-ce qu’un transformateur sur socle conforme à la norme IEEE ?

Un transformateur sur socle conforme à la norme IEEE est un transformateur de distribution au niveau du sol conçu conformément aux exigences applicables de l’IEEE relatives à ses caractéristiques électriques, sa construction, ses essais et sa configuration de boîtier.

Les normes applicables dépendent du type de transformateur, de sa classe de tension et de son usage.

Quelle est la différence entre les transformateurs sur socle à alimentation en boucle et ceux à alimentation radiale ?

Un transformateur à alimentation radiale reçoit l’alimentation électrique via une seule configuration d’alimentation primaire.

Un transformateur à boucle permet des connexions qui autorisent le passage continu d’un circuit souterrain de distribution à travers l’emplacement du transformateur, offrant ainsi des options supplémentaires de commutation et de sectionnement lorsqu’il est correctement conçu.

Quelle puissance nominale de transformateur est requise pour une station commerciale de recharge de véhicules électriques (VE) ?

La puissance nominale du transformateur dépend de la puissance des chargeurs, du rendement de l’alimentation CA, du facteur de puissance, de la demande simultanée, des charges auxiliaires et des projets d’extension.

Par exemple, quatre chargeurs de 350 kW fonctionnant simultanément peuvent nécessiter environ 1 489 kVA de puissance apparente, selon des hypothèses illustratives de rendement à 95 % et de facteur de puissance à 0,99.

Le dimensionnement final exige une évaluation détaillée des charges électriques.

Les normes IEEE C57.12.28 et IEEE C57.12.34 sont-elles identiques ?

Non. La norme IEEE C57.12.28 traite des exigences relatives à l’intégrité des enveloppes pour les équipements adéquats montés sur socle.

La norme IEEE C57.12.34 traite des exigences applicables aux transformateurs de distribution triphasés immergés dans un liquide et montés sur socle.

Les deux peuvent être pertinents pour un projet particulier de transformateur, mais ils couvrent des exigences différentes.

Les transformateurs posés au sol peuvent-ils utiliser un fluide isolant à base d’ester naturel ?

Oui. Certains transformateurs posés au sol remplis de liquide peuvent être conçus pour des fluides isolants à base d’ester naturel.

Le transformateur doit être conçu spécifiquement pour le fluide choisi, en tenant compte de la compatibilité des matériaux, des caractéristiques thermiques, des performances diélectriques et des normes applicables.

Les transformateurs destinés à la recharge des véhicules électriques (EV) nécessitent-ils des conceptions résistantes aux harmoniques ?

Pas nécessairement.

Les exigences relatives aux harmoniques dépendent des caractéristiques d’entrée des équipements de charge et du système électrique global.

Les ingénieurs doivent évaluer le spectre harmonique du chargeur, les pertes du transformateur et les conditions thermiques de fonctionnement avant de spécifier des dispositions particulières liées aux harmoniques.

9. Conclusion : Construire une distribution souterraine fiable et une infrastructure de recharge pour véhicules électriques

La modernisation du réseau électrique en Amérique du Nord et l’expansion commerciale des bornes de recharge pour véhicules électriques accroissent la demande de transformateurs de distribution au sol fiables, efficaces et adaptés à des applications spécifiques.

Pour les entreprises de services publics, les entrepreneurs EPC et les développeurs d’infrastructures de recharge, le choix réussi d’un transformateur dépend de plusieurs facteurs interconnectés :

• Le choix correct de la norme IEEE/ANSI.

• Une configuration appropriée en boucle ou en radiale.

• Un dimensionnement précis de la puissance et une adaptation exacte des tensions.

• Une coordination adéquate de la protection électrique.

• Une évaluation des performances thermiques et harmoniques.

• Une conception adéquate de l’enceinte et du fluide isolant.

• Des essais en usine vérifiés et une documentation projet conforme.

Un transformateur correctement spécifié peut améliorer la fiabilité de la distribution, soutenir l’efficacité opérationnelle à long terme et réduire les risques liés à l’installation et à la maintenance.

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Prévoyez-vous une modernisation du réseau souterrain ou un projet commercial de recharge rapide de véhicules électriques (VE) en Amérique du Nord ?

Jiangsu Dingxin Electric fournit une fabrication de transformateurs orientée projet ainsi qu’un soutien à la personnalisation pour des applications internationales destinées aux services publics et à la distribution commerciale d’énergie.

Partagez avec notre équipe d’ingénierie les caractéristiques techniques de votre projet : tension, puissance requise, configuration d’alimentation, normes applicables et plans techniques.

Contactez Dingxin Electric pour discuter de vos besoins en matière de transformateurs sur socle et demander un devis technique personnalisé (RFQ).