Bobine de suppression d'arc à changement de prise en charge immergée dans l'huile

Dans un réseau de distribution moyenne tension, le courant de défaut à la terre total capacitif change à mesure que les alimentations, les câbles et les configurations du réseau changent. Une bobine de suppression d'arc à changement de prise en charge immergée dans l'huile fournit un courant inductif réglable à travers le point neutre pour compenser ce composant capacitif lors d'un défaut à la terre monophasé.

Également connu sous le nom de bobine de Petersen ou bobine de suppression automatique d'arc, cet équipement est installé entre le point neutre du transformateur et la terre. Son inductance est ajustée via un changeur de prises en charge, permettant de modifier le courant de compensation sans mettre la bobine hors service à chaque réglage.

La construction immergée dans l'huile assure l'isolation électrique et la dissipation thermique de la partie active. Le système de contrôle automatique surveille les conditions pertinentes du réseau et détermine la position de prise requise dans la plage de réglage disponible.

L'équipement est destiné aux systèmes de distribution de 6 à 66 kV et peut être configuré pour les sous-stations, les réseaux industriels, les systèmes de distribution à gros câbles et d'autres applications où une compensation du point neutre est requise.

Pourquoi le cadre de rémunération doit changer

Le courant capacitif d'un réseau de distribution n'est pas forcément constant.

Cela peut varier quand :

· De nouveaux feeders sont connectés

· La longueur des câbles souterrains augmente

· Les mangeoires sont déconnectées

· Modifications de la topologie du réseau

· Les sections opérationnelles sont transférées

· La proportion de changements dans les câbles et les lignes aériennes

Une bobine de suppression d'arc fixe possède une inductance prédéterminée. Lorsque le courant capacitif du réseau évolue de manière significative, son point de compensation peut ne plus correspondre à la condition de fonctionnement requise.

Une conception de changement de prise en charge résout ce problème en fournissant plusieurs positions de prise d'enroulement. Le contrôleur peut sélectionner une position différente à mesure que l'état du réseau change.

Cela rend le produit particulièrement pertinent pour les systèmes de distribution où le réseau connecté n'est pas électriquement constant tout au long de son cycle de fonctionnement.

Comment fonctionne le système de compensation en charge

Dans des conditions normales, la bobine de suppression d'arc est connectée au point neutre et reste prête pour la compensation.

Lorsque le système de contrôle identifie l'état du réseau concerné, il détermine la compensation inductive requise et sélectionne une position de prise appropriée.

Le processus électrique peut être simplifié comme suit :

Capacité du réseau → courant de défaut à la terre capacitif → calcul de compensation → réglage de la position des prises → compensation inductive → courant de défaut résiduel réduit

Lors d'un défaut à la terre monophasé, le courant inductif issu de la bobine compense la composante capacitive du courant de défaut du réseau. Lorsque la compensation est correctement sélectionnée, le courant résiduel au point de défaut peut être réduit, ce qui peut faciliter l'extinction de l'arc et limiter les effets associés aux défauts à la terre transitoires.

Le point de fonctionnement réel doit être établi à partir du courant de défaut à la terre capacitif mesuré ou calculé du réseau et de la philosophie de protection. La bobine doit donc être traitée comme faisant partie du système complet de mise à la terre du point neutre plutôt que comme un réacteur sélectionné indépendamment.

Configuration interne

Noyau magnétique

Le circuit magnétique utilise de l'acier électrique laminé. Les dimensions du noyau, la densité de flux magnétique, la disposition des entrefers le cas échéant et la configuration des enroulements sont sélectionnés pour obtenir les caractéristiques d'inductance requises sur la plage de réglage spécifiée.

La conception magnétique prend également en compte les pertes, l’échauffement, les forces mécaniques et la stabilité de fonctionnement.

Enroulements principaux et de prises

Des conducteurs en cuivre sont utilisés pour les enroulements principaux et de régulation. Plusieurs prises d'enroulement fournissent différents nombres de tours effectifs.

Changer la prise active modifie l'inductance de la bobine et donc son courant de compensation disponible.

Le nombre de positions de prise n'est pas universel. Les positions 9, 15 et 19 peuvent être configurées en fonction de la plage de réglage requise et de la conception électrique.

Changeur de prises en charge

Le changeur de prises en charge est le composant qui différencie cette configuration d'une bobine de suppression d'arc réglée manuellement ou fixe.

Il permet de modifier la connexion des enroulements dans les conditions de fonctionnement sous tension spécifiées. Le changeur de prises, le moteur d'entraînement, le circuit de commande, le service de commutation et les fonctions de protection sont sélectionnés en fonction des spécifications électriques finales.

Réservoir rempli d'huile

La partie active est logée dans un réservoir en acier rempli d'huile. L'huile de transformateur assure à la fois l'isolation et le transfert de chaleur entre les composants actifs et le réservoir.

Selon l'agencement choisi, le système d'huile peut comprendre un conservateur, des bagues, un dispositif de décompression, un indicateur de niveau d'huile, des dispositifs de surveillance de la température et des composants de protection associés.

La configuration exacte du réservoir et de la conservation de l'huile doit suivre la configuration réelle de l'équipement plutôt que d'être traitée comme une caractéristique fixe pour chaque qualification.

Unité de contrôle et de surveillance

L'automate constitue l'interface entre les mesures du réseau et le mécanisme de changement de prise.

Selon la configuration du projet, le système de contrôle peut inclure :

· Mesure de courant capacitif

· Contrôle automatique de la rémunération

· Indication de la position du robinet

· Affichage des paramètres locaux

· Fonctionnement manuel/automatique

· Alarm and protection functions

· Communication à distance

· Transmission des données d'exploitation

· Surveillance de l'état du système de contrôle

Les interfaces de communication peuvent être sélectionnées en fonction du système d'automatisation de la sous-station du client.

Données techniques

Note d'ingénierie : Le tableau décrit la gamme de produits configurables. Le courant de compensation nominal, la plage d'inductance, les positions des prises, le niveau d'isolation, les paramètres de court-circuit et d'autres valeurs spécifiques au projet doivent être confirmés à partir des données du réseau avant le devis.

Qu'est-ce qui détermine la valeur nominale de la bobine ?

La tension du système à elle seule n'est pas suffisante pour sélectionner une bobine de suppression d'arc.

Le calcul technique doit normalement prendre en compte les paramètres suivants.

1. Tension du système

Le niveau de tension détermine la coordination de l'isolation, la disposition des enroulements, la sélection des traversées et les exigences diélectriques associées.

Les systèmes typiques peuvent inclure des niveaux de tension de 6 kV, 10 kV, 20 kV, 35 kV et plus dans la plage de conception du produit.

2. Courant de défaut de terre capacitif

Il s’agit d’un élément clé pour déterminer la capacité de compensation requise.

La valeur dépend de la longueur totale et du type de lignes et câbles connectés ainsi que de la configuration du réseau.

3. Échelle de rémunération

La plage de compensation requise détermine la plage d'inductance et, par conséquent, la disposition des prises d'enroulement.

Un réseau avec une grande variation de courant capacitif peut nécessiter une plage de réglage plus large qu'un réseau relativement stable.

4. Appuyez sur Résolution

Le nombre de tapotements disponibles détermine la précision avec laquelle le paramètre de compensation peut être modifié.

Le nombre approprié de positions doit être sélectionné ainsi que la plage de fonctionnement et la précision de contrôle requises.

5. Topologie du réseau

Le calcul doit prendre en compte les configurations de fonctionnement normales et anormales du réseau. Si les alimentations sont fréquemment transférées ou commutées, le contrôleur devra peut-être répondre à des changements plus importants dans la capacité du réseau.

6. Protection contre les défauts de terre

La bobine de suppression d'arc doit être coordonnée avec le système de détection des défauts à la terre et de sélection des lignes d'alimentation.

Les paramètres de protection dépendent de la méthode de mise à la terre et des caractéristiques du courant de défaut résiduel. L'équipement de mise à la terre et le système de protection doivent donc être conçus ensemble.

Bobines fixes et à changement de prise en charge

La principale différence ne réside pas simplement dans la présence de l’automatisation. Il s'agit de la capacité de modifier les tours d'enroulement effectifs et le niveau de compensation pendant que l'équipement reste dans son état de fonctionnement spécifié.

Environnements d'installation typiques

Ce type de bobine de suppression d’arc peut être envisagé pour :

· Sous-stations de distribution de 6 à 66 kV

· Réseaux électriques moyenne tension

· Systèmes de distribution à dominante câble

· Réseaux mixtes aériens et câblés

· Distribution d'énergie industrielle

· Réseaux miniers et de l'industrie lourde

· Systèmes de mise à la terre du point neutre des sous-stations

· Réseaux avec des configurations de départ changeant fréquemment

· Systèmes de distribution nécessitant une compensation de défaut de terre réglable

Pour les projets extérieurs, la configuration de l'équipement doit tenir compte de la température ambiante, de l'altitude, du niveau de pollution, de la coordination de l'isolation, des exigences en matière d'enceinte et des conditions du site.

Capacité de fabrication et d’usine

Jiangshan Yulan Transformer Co., Ltd. se consacre à la fabrication de transformateurs depuis 1999.

Son champ de production comprend des transformateurs de puissance, des transformateurs de four, des transformateurs redresseurs, des réacteurs et d'autres équipements électriques personnalisés. L'entreprise possède une expérience dans la fabrication d'équipements jusqu'à la classe 110 kV.

Yulan exploite un site de fabrication couvrant environ 35 000 m², dont environ 15 000 m² d'ateliers. L'entreprise compte plus de 75 employés, dont du personnel d'ingénierie et technique impliqué dans la conception, la production et les tests des produits.

Les ressources de production et de test comprennent :

· Équipement de levage de 80 tonnes

· Système de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène de 400 kW

· Équipement de test d'impulsions 1 200 kV

· Transformateur d'essai de tension de tenue à fréquence industrielle de 400 kV

· Groupe électrogène de test d'induction de 300 kV

· Équipement d'enroulement vertical contrôlé par ordinateur

· Équipement de refendage

· Équipement transversal de base

· Équipement de pressage hydraulique

· Équipement d'enroulement de feuilles

· Autres équipements de fabrication de transformateurs et de réacteurs

Ces installations prennent en charge la fabrication et les tests d’équipements personnalisés pour transformateurs et réacteurs.

Gestion de la qualité et tests en usine

Yulan exploite les systèmes de gestion suivants :

·  ISO 9001:2015

·  ISO 14001

· ISO 45001:2018

Pour une bobine de suppression d'arc, la portée de l'inspection et des tests en usine est déterminée par les spécifications du produit final, les normes applicables et les exigences du client.

Selon le projet, le dossier de documentation peut inclure :

· Enregistrements de tests de routine

· Résultats des tests liés à l'isolation

· Mesures de résistance d'enroulement

· Vérifications fonctionnelles de la position des prises et du changeur de prises

· Données de performances électriques

· Tests fonctionnels du système de contrôle

· Contrôles de protection et d'alarme

· Informations sur la plaque signalétique

· Dessins techniques

· Documents d'inspection d'usine

Si nécessaire, des tests de produits peuvent être organisés conformément à la norme du projet applicable et aux spécifications techniques convenues.

Informations sur le projet que les acheteurs doivent fournir

Pour un devis technique, les informations suivantes sont utiles :

Un schéma unifilaire et un calcul du courant de défaut à la terre capacitif sont particulièrement utiles lors d'une demande de devis.

Construction immergée dans l'huile et de type sec

Aucune des deux constructions ne doit être sélectionnée uniquement sur la base du fait qu'elle est remplie d'huile ou de type sec. La puissance électrique, les conditions d'installation, les exigences d'entretien, les exigences de sécurité incendie et les normes du projet doivent tous être pris en compte.

Foire aux questions

Qu'est-ce qu'une bobine Petersen immergée dans l'huile ?

Une bobine Petersen immergée dans l'huile est un dispositif de mise à la terre inductif connecté entre le point neutre d'un réseau de distribution et la terre. Il compense la composante capacitive du courant de défaut à la terre monophasé.

Pourquoi utiliser un changeur de prises en charge ?

Le courant de défaut à la terre capacitif d'un réseau de distribution peut changer à mesure que les lignes d'alimentation et les câbles sont connectés, déconnectés ou reconfigurés. Un changeur de prises en charge permet d'ajuster l'inductance et le courant de compensation de la bobine sans arrêter l'équipement à chaque changement.

Le courant de compensation est-il réglable en continu ?

Pas nécessairement. Une bobine de changement de prise fournit normalement une série de positions de fonctionnement discrètes. La résolution de réglage réelle dépend de la configuration du bobinage et du changeur de prises.

Les configurations à 9, 15 et 19 prises sont-elles standard ?

Ils peuvent être utilisés comme configurations typiques, mais le nombre final de positions dépend de la plage de compensation requise, de la tension nominale, de la conception du bobinage et du changeur de prises sélectionné.

Comment déterminer la capacité de bobine requise ?

L'entrée clé est le courant de défaut à la terre capacitif du réseau. La longueur des lignes d'alimentation, la longueur des câbles souterrains, la topologie du réseau, le niveau de tension et les configurations de fonctionnement doivent être pris en compte dans le calcul.

La bobine peut-elle compenser complètement un courant de défaut ?

Le but de la bobine est de compenser la composante capacitive et de réduire le courant de défaut à la terre résiduel. Il ne faut pas décrire cela comme éliminant tout courant de défaut ou garantissant l’extinction de l’arc dans toutes les conditions.

Ce produit remplace-t-il un système de protection contre les défauts à la terre ?

Non. La bobine de suppression d’arc et le système de protection remplissent des fonctions différentes. Le dispositif de compensation de mise à la terre doit être coordonné avec la détection des défauts à la terre et la protection des lignes d'alimentation.

Peut-il être utilisé dans un réseau de distribution 10 kV ?

Oui. Un système de 10 kV peut être compris dans la plage de conception du produit. Le courant de compensation requis, la plage d'inductance, la configuration des prises, le niveau d'isolation et les fonctions de contrôle doivent encore être calculés à partir des paramètres du réseau.

Peut-il être conçu pour des systèmes 35 kV ou 66 kV ?

Oui, sous réserve de conception électrique et d’isolation spécifique. Les applications à tension plus élevée nécessitent une coordination d'isolation, des traversées, des dégagements, des tests et des dispositions de protection appropriés.

Quelles informations dois-je envoyer lors d’une demande de devis ?

Fournissez la tension du système, la fréquence, le courant de défaut à la terre capacitif, la disposition du point neutre, le schéma de réseau, la plage de compensation requise, les conditions d'installation, les exigences de prise, les fonctions de contrôle et les normes applicables.

À propos du transformateur Yulan

Fondée en 1999, Jiangshan Yulan Transformer Co., Ltd. fabrique des transformateurs et des réacteurs pour des applications utilitaires, industrielles et autres applications électriques.

La gamme de produits de la société comprend des transformateurs de puissance, des transformateurs de four, des transformateurs redresseurs, des réacteurs shunt, des réacteurs en série et des équipements de réacteur personnalisés.

Avec une capacité de fabrication de transformateurs et de réacteurs jusqu'à la classe 110 kV, Yulan prend en charge des projets nécessitant des caractéristiques électriques personnalisées, des dispositions d'enroulement, des systèmes d'isolation, des configurations de changement de prise, des fonctions de contrôle et des tests en usine.

Pour une bobine de suppression d'arc à changement de prise en charge immergée dans l'huile, la proposition technique peut être développée à partir des paramètres de réseau du client plutôt qu'à partir d'un seul modèle de produit standard.