Transformateur de puissance vs Transformateur de distribution - Différences, conseils de conception et exemples

Introduction

Les transformateurs convertissent les tensions et déplacent l'énergie électrique à travers la grille, mais tous les transformateurs ne font pas le même travail. Cet article explique les différences pratiques entre les transformateurs de puissance (équipement au niveau du système) et les transformateurs de distribution (équipement orienté consommateur). Il couvre les rôles fonctionnels, les distinctions techniques, les critères de spécification, les priorités de maintenance et les exemples du monde réel - écrit pour les ingénieurs, les chefs de projet et les équipes d'approvisionnement qui ont besoin de conseils précis et exploitables.

Ce qui est un Transformateur de puissance?

Un transformateur de puissance est un grand dispositif de niveau système utilisé aux bornes du générateur, aux sous-stations de transmission et aux principaux points d'interconnexion. Son rôle est de transférer de grands blocs d'énergie électrique entre la transmission et la tension de sous-transmission avec une efficacité et une fiabilité élevées.

Caractéristiques de base

• Les notes typiques vont de dizaines à des centaines (ou des milliers) de MVA.

• Les tensions primaires et secondaires sont généralement à des niveaux de transmission ou de sous-transmission (par exemple, 69 kV, 115 kV, 230 kV, 400 kV).

• Équipé de fonctionnalités avancées: changeurs de robinet à chargement (OLTC), protection différentielle, relais Buchholz (pour les unités remplies d'huile) et surveillance diagnostique multi-capteurs.

• Conçu pour une charge lourde continue, un halcolarité à court-circuit et des fonctions de stabilité du réseau telles que le support de puissance réactive et la protection coordonnée.

Qu'est-ce qu'un Transformateur de distribution?

Un transformateur de distribution passe les lignes de distribution de tension moyenne jusqu'aux basse tension utilisée par les maisons, les bâtiments commerciaux et l'industrie légère. Il s'agit de l'étape de transformation finale avant que l'électricité n'atteigne les utilisateurs finaux.

Caractéristiques de base

• Les notes vont généralement de quelques KVA à plusieurs MVA (souvent moins de 5 à 25 MVA pour la distribution des services publics).

• Les tensions primaires sont des niveaux de tension moyenne (par exemple, 11 kV, 22 kV, 33 kV); Les tensions secondaires sont des niveaux d'utilisation de basse tension (par exemple, 400/230 V triphasé ou 240/120 V monomasé).

• Configurations plus simples: HV fusibles ou reclosers, Limited ou pas OLTC, et diagnostics minimaux sur place à moins d'un déploiement de grille intelligente.

• Les installations courantes comprennent les unités de type sec montées sur le pole, montées sur pad et intérieures choisies par l'environnement et les besoins de service.

Comparaison technique côte à côte

• Échelle et note

• Pouvoir: Tens à des centaines (ou plus) MVA.

• Distribution: KVA à quelques MVA.

• Classes de tension

• Puissance: transmission / sous-transmission (HV).

• DISTRIBUTION: Moyenne tension (MV) primaire → secondaire à basse tension (LV).

• Refroidissement et conception mécanique

• Puissance: grands réservoirs à huile avec conservateur, pause et refroidissement mis en scène (onan, onaf, ofwf).

• Distribution: réservoirs d'huile scellés ou enceintes de type sec; Le refroidissement à l'air naturel est courant.

• Changeurs de robinet et réglementation

• PLUSE: OLTCS couramment installés pour la régulation de tension en charge.

• Distribution: Paramètres de robinet de décharge généralement ou fixe; OLTCS rares sauf dans les mangeoires spécialisées.

• Protection et surveillance

• Puissance: schémas à grande échelle - protection différentie, protection neutre du sol, DGA, intégration SCADA / RTU.

• Distribution: fusibles HV, arrestations de surtension, jauges de température simples; télédétection de plus en plus utilisée pour la gestion des actifs.

• Impédance et comportement du système

• Puissance: Impédance optimisée pour la coordination des défauts et la stabilité du réseau.

• Distribution: Impédance choisie pour limiter les courants de défaut et contrôler la chute de tension du client.

• Entretien

• Électricité: échantillonnage de pétrole périodique, analyse des gaz dissous (DGA), thermographie, entretien du changer de tapis.

• Distribution: inspections visuelles, vérification de l'huile pour les unités remplies d'huile et la logistique d'échange / remplacement rapide.

Liste de contrôle des spécifications - Quoi considérer

1. Profil de chargement et croissance future

• La demande maximale du modèle, la diversité quotidienne, la fausse inrush et la croissance projetée. Les unités de distribution surdimensionnées sont coûteuses; sous-dimensionnement des transformateurs de puissance risque les contraintes de réseau.

2. Groupe de tension et de vecteur

• Faire correspondre le groupe vectoriel à la mise à la terre du système et les relations de phase pour éviter les courants circulants et l'incompatibilité.

3. Niveau de court-circuit et sélection d'impédance

• Vérifiez les droits locaux de court-circuit et spécifiez l'impédance en pourcentage pour la coordination avec les dispositifs de circuits et les dispositifs de protection.

4. Besoins de régulation de tension

• Si le mangeur nécessite une régulation active, sélectionnez un transformateur de puissance avec un OLTC et spécifiez la taille de la plage / pas.

5. Refroidissement et conditions ambiantes

• Choisissez des classes onan / onaf / ofwf ou de type sec en fonction des attentes de température ambiante, d'altitude et de chargement continu.

6. Contraintes du site et type d'installation

• Pour les sites urbains montés sur la perche ou compacts, choisissez des conceptions scellées et à faible bruit; Les installations intérieures favorisent souvent le type sec pour la sécurité incendie.

7. Normes et conformité

• Spécifiez les normes de test et de conception IEC / IEEE / ANSI applicables au projet et à la localité.

8. Suivi et stratégie de cycle de vie

• Transformers de puissance critiques: DGA, température continue et détection au niveau de l'huile, alarmes à distance. Distribution: Considérez les capteurs intelligents si fait partie d'un programme de gestion des actifs.

Exemples du monde réel (clarté pratique)

• GSU de la centrale électrique (Step-Up du générateur): 350 MVA, 15,75 kV / 230 kV, OLTC, pompes de refroidissement redondantes, protection complète de différentiel et d'autobus.

• Transformateur de puissance de sous-station: 150 MVA, 230/33 kV, refroidissement onan / onaf, surveillance DGA, SCADA intégrée.

• Transformateur de distribution monté sur pad: 500 kVa, 11 kV / 0,4 kV, réservoir scellé, côté HV fusionné, installé dans des quartiers résidentiels / commerciaux.

• Type sec intérieur pour bâtiment commercial: 1000 kVa, 11 kV / 400 V, incendie, faible bruit pour les espaces confinés.

Impact de la maintenance et de l'échec

• Les transformateurs de puissance sont moins nombreux mais critiques; Leurs échecs sont moins fréquents mais ont des impacts du système majeurs. La maintenance prédictive (DGA, imagerie thermique, test de change de TAP) est une priorité pour éviter les pannes larges.

• Les transformateurs de distribution sont plus nombreux et échouent plus souvent en raison de l'exposition, des surcharges ou de la foudre. Les services publics hiérarchisent souvent le remplacement rapide et la gestion des stocks pour restaurer rapidement les services.

Questions fréquemment posées

• Un transformateur de distribution peut-il être utilisé comme transformateur de puissance?
  Non. La classe de tension, la cote, la protection et la conception mécanique diffèrent considérablement; Le remplacement des unités de distribution plus petites pour les transformateurs de puissance est dangereuse et peu pratique.

• Tous les transformateurs de puissance incluent-ils les OLTC?
  Beaucoup le font - en particulier ceux qui doivent réguler les tensions du système, mais certains transformateurs de step-up générateurs fonctionnent avec des robinets fixes si la régulation du système est gérée ailleurs.

• Quel type échoue le plus souvent?
  Les transformateurs de distribution échouent plus fréquemment en nombre absolu car il y en a beaucoup plus et ils sont souvent exposés aux contraintes météorologiques et à la distribution. Les défaillances du transformateur de puissance sont plus rares mais ont des conséquences plus élevées.

Conclusion

Les transformateurs de puissance gèrent le transfert d'énergie en vrac et la stabilité du système aux tensions de transmission; Transformateurs de distribution STAPELTAGE DU LA TENSION DES CLATIONS POUR CLIENTS. Leurs différences - échelle, protection, refroidissement, changeurs de robinet et besoins de maintenance - entraînent des spécifications distinctes et des stratégies opérationnelles. La sélection du bon transformateur nécessite un examen attentif de la dynamique de charge, du service de défaut, des contraintes de site et de la planification du cycle de vie. L'ingénierie réfléchie au stade des spécifications réduit les coûts, améliore la fiabilité et simplifie la gestion des actifs à long terme.