Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2026-10-30 Origine : Site
Les transformateurs de distribution sont des composants essentiels des réseaux électriques moyenne tension, reliant les lignes de distribution aux niveaux de tension requis par les installations industrielles, les bâtiments commerciaux et les consommateurs locaux.
Cependant, les transformateurs connectés aux lignes aériennes de distribution peuvent être exposés à des surtensions transitoires provoquées par la foudre et les opérations de commutation. Ces événements peuvent produire des contraintes de tension qui dépassent la capacité de tenue d'isolation de l'équipement.
Les parafoudres à oxyde métallique contribuent à limiter ces surtensions transitoires et à réduire les contraintes électriques imposées à l'isolation des transformateurs.
La sélection du parafoudre approprié nécessite plus que l'adaptation de sa tension nominale à la tension primaire du transformateur. Les ingénieurs doivent également prendre en compte la mise à la terre du système, la tension de fonctionnement continue, la capacité de surtension temporaire, la tension résiduelle, la coordination de l'isolation et la disposition de l'installation.
Ce guide explique les facteurs clés impliqués dans la sélection des parafoudres pour la protection des transformateurs de distribution et les informations techniques que les acheteurs doivent confirmer avant de demander un devis.
Un transformateur de distribution peut être exposé à des surtensions liées à la foudre se propageant le long d'une ligne aérienne, même lorsque la foudre ne frappe pas directement le transformateur.
Ces transitoires de tension à croissance rapide peuvent pénétrer par les bornes primaires et exercer une contrainte électrique supplémentaire sur l'isolation de l'enroulement du transformateur.
Les opérations de commutation ailleurs dans le réseau électrique peuvent également produire des surtensions transitoires qui doivent être prises en compte dans la coordination de l'isolation du système.
Un parafoudre à oxyde métallique fonctionne grâce aux caractéristiques tension-courant non linéaires de ses éléments de varistance à oxyde métallique. Dans des conditions normales du système, le parafoudre reste dans un état de résistance élevée. Lorsqu'une surtension transitoire appropriée se produit, elle conduit le courant de surtension et contribue à limiter la tension résultante.
Le parafoudre n'élimine pas toutes les surtensions et ne garantit pas qu'un transformateur ne puisse jamais subir de dommages à l'isolation.
Son objectif est plutôt de fournir un niveau de protection approprié qui fonctionne avec la capacité de tenue d'isolement du transformateur et les caractéristiques électriques du réseau.
Pour cette raison, la sélection du parafoudre est une partie importante de la conception de la protection du transformateur plutôt qu'une simple décision d'achat d'accessoires.
Lorsque les acheteurs demandent des parafoudres pour protéger le transformateur, ils ne fournissent souvent que la tension primaire du transformateur.
Par exemple:
'J'ai besoin de parafoudres pour un transformateur de 11 kV.'
Ceci identifie l'application générale, mais ne décrit pas entièrement la contrainte de tension que subira le parafoudre.
La première étape consiste à confirmer la tension nominale et la plus élevée du système. La prochaine étape consiste à comprendre la disposition de mise à la terre neutre.
Dans un système efficacement mis à la terre, la tension phase-terre dans des conditions normales d'équilibrage est liée à la tension phase-phase divisée par la racine carrée de trois.
Cependant, les dispositifs de mise à la terre isolés-neutres, résonants ou autres peuvent produire différentes conditions de surtension temporaires lors de défauts à la terre.
Ces conditions influencent la tension de fonctionnement continue requise et la capacité de tenue temporaire aux surtensions du parafoudre.
Par conséquent, deux transformateurs connectés à des réseaux avec la même tension nominale peuvent nécessiter des caractéristiques de parafoudre différentes si leurs dispositions de mise à la terre ou leurs conditions d'élimination des défauts diffèrent.
Un transformateur de 11 kV ne nécessite pas automatiquement un parafoudre avec un Ur de 11 kV.
Le même principe s'applique aux systèmes de distribution 22kV, 33kV et autres moyenne tension.
Les fiches techniques des parafoudres identifient généralement la tension nominale (Ur) et la tension de fonctionnement continu (Uc).
Ces paramètres doivent être évalués ensemble, mais ils ne sont pas interchangeables.
Uc , également connue sous le nom de tension de fonctionnement continue maximale ou MCOV dans de nombreuses applications ANSI/IEEE, décrit la tension continue à fréquence industrielle à laquelle le parafoudre peut résister dans ses conditions de fonctionnement spécifiées.
Ur est la tension nominale associée aux caractéristiques de fonctionnement spécifiées du parafoudre.
La surtension temporaire, ou TOV, fait référence à une surtension à la fréquence industrielle qui peut survenir pendant une période limitée lors de conditions anormales du réseau, y compris certains défauts à la terre.
La sélection d'un parafoudre avec une capacité Uc ou TOV insuffisante peut l'exposer à des contraintes électriques et thermiques excessives.
D'un autre côté, une augmentation inutile de la valeur nominale du parafoudre peut conduire à une tension résiduelle plus élevée pour une famille de produits donnée, réduisant potentiellement la marge de protection disponible pour le transformateur.
Cela crée un équilibre technique important :
Le parafoudre doit résister aux conditions de tension normales et temporaires du système électrique tout en offrant un niveau de protection suffisamment faible au transformateur.
La combinaison appropriée doit être déterminée à partir des conditions du système et des données techniques du fabricant.
Pour une explication plus détaillée, reportez-vous à notre guide connexe, Tension nominale du parasurtenseur (Ur) par rapport au MCOV (Uc) : quelle est la différence ?
La tension résiduelle est l'un des paramètres les plus importants dans la protection contre les surtensions des transformateurs.
Lorsqu'un courant de surtension traverse un parafoudre à oxyde métallique, une tension reste à ses bornes. C'est ce qu'on appelle la tension résiduelle.
La tension résiduelle varie en fonction de la conception du parafoudre ainsi que de l'ampleur et de la forme d'onde du courant de surtension.
L'objectif fondamental de la coordination de l'isolation est de garantir que la surtension atteignant le transformateur reste suffisamment inférieure à son niveau de tenue d'isolation pertinent.
Pour la protection contre les surtensions de foudre, les ingénieurs évaluent généralement la tension de tenue aux chocs de foudre du transformateur, souvent appelée niveau d'isolation de base (BIL) dans la terminologie ANSI/IEEE.
Le niveau de protection du parafoudre doit être évalué par rapport aux exigences de tenue d'isolement du transformateur, y compris une marge de protection appropriée.
Considérons deux parafoudres conçus pour le même système de distribution nominale.
Les deux peuvent avoir des tensions nominales de fonctionnement continu appropriées, mais leurs caractéristiques de tension résiduelle peuvent différer.
Le parafoudre doté du niveau de protection le plus approprié peut assurer une meilleure coordination de l'isolation pour le transformateur spécifique, à condition qu'il réponde également aux exigences de tension et d'énergie du réseau.
C'est pourquoi choisir un parafoudre basé uniquement sur Ur, Uc ou le courant de décharge nominal est insuffisant.
Un parafoudre approprié doit à la fois survivre aux conditions électriques du réseau et assurer une protection efficace de l'isolation du transformateur.
Même un parafoudre correctement sélectionné peut ne pas fournir la protection attendue si son agencement d'installation est mal conçu.
Il s’agit d’un problème souvent négligé.
Lors d'une surtension croissante, l'inductance des conducteurs de connexion produit une composante de tension supplémentaire. Cette tension peut augmenter les contraintes subies aux bornes du transformateur.
La tension de protection effective au niveau du transformateur peut donc être supérieure à la tension résiduelle indiquée dans la fiche technique du parafoudre.
Pour la protection du transformateur, le parafoudre doit généralement être installé aussi près que possible de l'équipement à protéger, avec des connexions de phase et de terre correctement conçues.
Le chemin de connexion concerné doit être court et direct, tout en respectant les exigences électriques, de mise à la terre et mécaniques du service public.
Cela s'applique aussi bien aux transformateurs de distribution montés sur poteau qu'aux transformateurs installés dans des sous-stations ou d'autres installations de distribution.
Un parafoudre installé trop loin de l'équipement protégé peut fournir un niveau de protection différent de celui installé directement à côté des bornes du transformateur.
Pour cette raison, les acheteurs doivent tenir compte non seulement des spécifications du parafoudre, mais également de la position de montage prévue et de la disposition des connexions.
De nombreux acheteurs comparent les parafoudres principalement en fonction de leurs valeurs nominales de courant de décharge.
Les descriptions de produits typiques peuvent inclure des parafoudres à oxyde métallique de 5 kA ou 10 kA.
Cependant, une valeur de courant de décharge nominal plus élevée ne signifie pas automatiquement que le produit est mieux adapté à chaque transformateur de distribution.
Le courant de décharge nominal est associé à un test de courant impulsionnel défini. Il ne faut pas la confondre avec la capacité totale d'énergie ou de gestion de charge du parafoudre dans toutes les conditions de fonctionnement.
Une sélection techniquement appropriée peut également nécessiter la prise en compte de la capacité de transfert de charge, des performances énergétiques, des performances en court-circuit et des caractéristiques attendues du réseau.
Pour un transformateur connecté à une ligne d'alimentation aérienne, l'exposition aux surtensions et les spécifications du service public doivent guider la sélection.
Pour un transformateur installé dans un poste, le projet peut imposer différentes exigences en matière de protection, d'isolation et de classification des équipements.
Plutôt que de demander uniquement si 5 kA ou 10 kA est préférable, les acheteurs doivent confirmer si la configuration complète du parafoudre répond aux spécifications du projet.
Les transformateurs de distribution sont fréquemment installés à l'extérieur, où les conditions environnementales peuvent affecter les performances et les exigences de service des parafoudres connectés.
La poussière, la pollution industrielle, les dépôts de sel côtiers, l’humidité et les variations de température peuvent influencer les performances de l’isolation extérieure.
Les parafoudres à oxyde métallique à boîtier polymère sont couramment utilisés dans les réseaux de distribution extérieurs car leurs structures de boîtier peuvent être conçues pour fournir une isolation externe et une distance de fuite appropriées.
Cependant, la configuration correcte du logement dépend toujours de l'environnement réel du projet.
Par exemple, un transformateur installé près de la côte peut nécessiter des considérations d'isolation externe différentes de celles d'un transformateur fonctionnant dans une région intérieure relativement propre.
L'altitude d'installation, la température ambiante, la disposition de montage et les exigences mécaniques doivent également être examinées le cas échéant.
L'apparence extérieure d'un produit ne peut à elle seule déterminer s'il est adapté aux conditions électriques et environnementales d'un projet particulier.
Pour les projets de protection des transformateurs, la description du catalogue d'un produit ne doit pas être la seule base d'approbation.
Les acheteurs doivent consulter la fiche technique du fabricant, la documentation de test applicable et les dessins dimensionnels.
La CEI 60099-4 couvre les parafoudres à oxyde métallique sans interruption pour les systèmes d'alimentation CA supérieurs à 1 kV, tandis que la CEI 60099-5 fournit des conseils sur leur sélection et leur application.
La documentation des tests de type et la documentation des tests de routine répondent à des objectifs différents.
Un rapport d'essai de type prend en charge la vérification de la conception du produit concerné ou de la configuration testée. Les tests de routine concernent le produit fabriqué conformément aux exigences de test applicables.
Pour les appels d'offres internationaux et les projets EPC, les documents de test fournis par le fabricant doivent correspondre au modèle et à la configuration technique réellement proposés.
Un rapport pour un modèle de parafoudre ne doit pas automatiquement être considéré comme couvrant chaque tension nominale ou structure de boîtier dans la gamme de produits d'un fabricant.
DGG Power fournit des équipements de transmission et de distribution moyenne et haute tension, notamment des parafoudres à oxyde métallique en boîtier polymère pour la protection des transformateurs et des réseaux de distribution.
Notre gamme de parafoudres comprend différentes tensions nominales et configurations structurelles pour les lignes de distribution aériennes, les transformateurs de distribution, les sous-stations et les systèmes électriques industriels.
En fonction des exigences du projet, DGG Power peut discuter des caractéristiques électriques appropriées, des structures d'isolation, des dimensions d'installation et des exigences en matière de documents techniques.
Les modèles sélectionnés de parafoudre DGG sont pris en charge par la documentation d'essai de type. La disponibilité et l'applicabilité d'un rapport spécifique doivent être confirmées par rapport au modèle de produit réel proposé.
Pour les projets de services publics, EPC et de distribution, le processus de sélection peut commencer par les données du transformateur et les spécifications techniques plutôt que par un modèle de catalogue fixe.
Vous pouvez explorer notre Gamme de produits de parafoudres ou consultez la Parafoudre à oxyde métallique à boîtier polymère DGG.
Un parafoudre correctement sélectionné et installé peut contribuer à limiter les surtensions transitoires liées à la foudre atteignant le transformateur, réduisant ainsi les contraintes électriques sur son isolation. Cependant, les performances de protection dépendent de la coordination de l'isolation, de la disposition de l'installation et des conditions réelles de surtension.
Commencez par confirmer la tension du système la plus élevée, la disposition de mise à la terre neutre et les exigences TOV. Évaluez ensuite l'Uc, l'Ur, la tension résiduelle et d'autres caractéristiques pertinentes du parafoudre par rapport au niveau d'isolation du transformateur et aux spécifications du projet.
Non. Le courant de décharge nominal n’est qu’un paramètre de sélection. Le produit approprié dépend de l'exposition aux surtensions du projet, du niveau de protection requis, de la capacité de charge et d'énergie, ainsi que des spécifications techniques applicables.
Pour les applications courantes de protection des transformateurs phase-terre, les parafoudres sont généralement installés à proximité des bornes protégées du transformateur, avec des connexions de phase et de terre appropriées. L'emplacement final et la disposition du câblage doivent respecter la conception du système et les exigences des services publics.
Envoyez la tension primaire du transformateur, la tension du système la plus élevée, la méthode de mise à la terre, les valeurs nominales du parafoudre requises si spécifié, le niveau d'isolation du transformateur, les conditions d'installation, les documents de projet et la quantité.
La sélection d'un parafoudre pour la protection des transformateurs de distribution implique bien plus que le choix d'un produit avec la tension nominale correcte.
Les conditions de fonctionnement électrique déterminent si le parafoudre peut rester stable sous des contraintes de tension normales et temporaires. La tension résiduelle et la coordination de l'isolation déterminent si elle peut fournir un niveau de protection approprié pour le transformateur.
La position d'installation, la longueur de connexion, l'environnement extérieur et la documentation de test à l'appui influencent également la sélection finale.
Pour les services publics, les entrepreneurs EPC et les distributeurs électriques, l’examen de ces exigences avant de commander permet de créer une base plus claire pour l’évaluation technique et l’approvisionnement.
Vous recherchez des parafoudres à oxyde métallique pour la protection des transformateurs de distribution ?
Envoyez à DGG Power les paramètres de votre transformateur, la tension du système, la disposition de mise à la terre, les spécifications techniques et la quantité d'achat.
Notre équipe peut vous aider à examiner vos besoins et vous recommander une configuration de parafoudre appropriée pour un devis.
