{"id":10523,"date":"2026-08-29T23:43:04","date_gmt":"2026-08-29T15:43:04","guid":{"rendered":"https:\/\/q8bbzjnpm5.wpdns.site\/?p=10523"},"modified":"2026-08-29T23:43:04","modified_gmt":"2026-08-29T15:43:04","slug":"transformer-ratio-the-regulating-valve-for-stable-operation-of-power-systems","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/subian-electric.com\/fr\/news\/transformer-ratio-the-regulating-valve-for-stable-operation-of-power-systems\/","title":{"rendered":"Rapport de Transformateur : La \u201cVanne R\u00e9gulatrice\u201d pour un Fonctionnement Stable des Syst\u00e8mes \u00c9lectriques"},"content":{"rendered":"

Un op\u00e9rateur de sous-station a regard\u00e9 son compteur \u00e9lectronique aujourd'hui lorsque un orage est arriv\u00e9 et a chang\u00e9 la ligne de puissance de 110 kV de 108 kV \u00e0 116 kV. Malgr\u00e9 cela, le bus de 20 kV du c\u00f4t\u00e9 secondaire a montr\u00e9 des valeurs entre 19,9 et 20,1 kV en m\u00eame temps. L'instrument qui fonctionne l\u00e0-bas s'appelle un changeur de prises sous tension : le rapport de transformation est corrig\u00e9 \u00e9tape par \u00e9tape.<\/p>\n

L'article interpr\u00e8te ce qu'est le rapport de transformation, comment il est calcul\u00e9, quelle est la relation entre le rapport de transformation<\/strong> et la stabilit\u00e9 de la tension, comment les changeurs de prises rendent le rapport de transformation stable \u00e0 ce moment pr\u00e9cis, et quelles cons\u00e9quences on peut avoir s'il y a une erreur de rapport de transformation. Des exemples de calculs sont fournis dans le document avec des r\u00e9f\u00e9rences aux normes IEC 60076 et IEEE C57, \u00e0 la plage de prises typique, au co\u00fbt des changeurs de prises, et autres.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Qu'est-ce que le rapport de transformation ? (D\u00e9finition et formule)<\/h2>\n

Le rapport de transformation ou rapport de tours d\u00e9finit le rapport entre le nombre de tours du enroulement primaire et le nombre de tours de l'enroulement secondaire. Il est \u00e9gal au rapport de la tension primaire \u00e0 la tension secondaire et au rapport inverse des courants primaire et secondaire dans le cas th\u00e9orique.
\nN1\/N2 = V1\/V2 = I2\/I1.
\nLes transformateurs r\u00e9els ne sont pas id\u00e9aux. Dans les transformateurs r\u00e9els, la r\u00e9actance de fuite et la r\u00e9sistance de l'enroulement entra\u00eenent des chutes de tension rendant la tension r\u00e9elle inf\u00e9rieure \u00e0 la tension \u00e0 vide. La diff\u00e9rence de tension en pourcentage est appel\u00e9e r\u00e9gulation de tension<\/strong> qui est d'environ 2%-6% selon les caract\u00e9ristiques des transformateurs.
\nLa d\u00e9finition suivante est utilis\u00e9e de mani\u00e8re interchangeable dans les contrats :<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
Terminologie du rapport de transformation<\/caption>\n
Terme<\/th>\nSignification<\/th>\nExemple<\/th>\n<\/tr>\n
Rapport de tours<\/td>\nN1 \/ N2 (g\u00e9om\u00e9trie d'enroulement pure)<\/td>\n550 \/ 100 = 5.5<\/td>\n<\/tr>\n
Rapport de tension<\/td>\nV1 \/ V2 \u00e0 vide<\/td>\n110 kV \/ 20 kV = 5,5<\/td>\n<\/tr>\n
R\u00e9gulation<\/td>\nChute de tension de vide \u00e0 pleine charge<\/td>\n2.5%\u20136%<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Comment calculer le rapport de transformation : exemples pratiques<\/h2>\n

D\u00e9terminer le rapport est facile si l'on conna\u00eet la tension ou le nombre de tours.<\/p>\n

Par exemple :
\nUn transformateur de tension 110 kV\/20 kV a un rapport de 110:20 avec 2200 tours dans le primaire, cela signifie qu'il y a 400 tours dans le secondaire.
\nDans le cas d'un transformateur haute tension 18 kV \u2013 400 kV, le rapport devient (400\/18 = 22,2).
\nUn transformateur de distribution a g\u00e9n\u00e9ralement un rapport de tension de 11 kV\/0,4 kV, ce qui signifie que le rapport est 11\/0,4 = 27,5:1.
\nEn raison de la construction de l'auto-transformateur qui partage une partie du syst\u00e8me d'enroulement, il a un nombre de tours inf\u00e9rieur pour le m\u00eame rapport de tension de 2:1.<\/p>\n

Dans le cas des transformateurs qui fonctionnent dans un syst\u00e8me triphas\u00e9, la tension ligne \u00e0 ligne doit \u00eatre utilis\u00e9e tandis que le groupe vectoriel (Dyn11, YNd11) est important en termes de d\u00e9termination de la relation du d\u00e9calage de phase et du rapport de magnitude du syst\u00e8me.<\/p>\n

Pourquoi le rapport est la vanne de r\u00e9gulation du r\u00e9seau<\/h2>\n

Les fluctuations de tension sur une ligne de transmission se produisent en raison de plusieurs facteurs, \u00e0 savoir les modifications de charge, les pannes de g\u00e9n\u00e9rateur, les pertes de puissance r\u00e9active et la distance par rapport \u00e0 la source. Sans ajustement du rapport, un alimentateur peut conna\u00eetre des fluctuations de tension de 5% \u00e0 10% tout au long d'une journ\u00e9e. Le rapport de transformation agit comme le moyen pratique de compenser les avantages de la variabilit\u00e9 de la tension, car il existe une relation directe entre les tours et la tension de sortie, toute modification entra\u00eenant des fluctuations correspondantes.
\nLes op\u00e9rateurs de syst\u00e8me doivent maintenir la tension dans les limites l\u00e9gales fix\u00e9es par la r\u00e9glementation, qui exigent de maintenir la tension \u00e0 \u00b1 5% dans le secteur de la distribution et \u00e0 \u00b1 10% dans le secteur de la transmission. La m\u00e9thode la plus couramment utilis\u00e9e dans ce processus est l'OLTC, qui ajuste le rapport de transformation. En fait, l'OLTC est si largement utilis\u00e9 qu'avoir un transformateur sans OLTC n\u00e9cessite une justification \u00e9crite.<\/p>\n

Changeurs de prises : Le m\u00e9canisme qui ajuste le rapport<\/h2>\n

Deux familles de changeurs de prises existent, et le choix entre elles est principalement une question de cycle de service :<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Changeurs de prises hors circuit vs. Changeurs de prises sous charge<\/caption>\n
Aspect<\/th>\nHors circuit (DETC)<\/th>\nSous charge (OLTC)<\/th>\n<\/tr>\n
Fonctionnement<\/td>\nD\u00e9s\u00e9nergis\u00e9 uniquement<\/td>\nSous charge, automatis\u00e9<\/td>\n<\/tr>\n
Plage de prises typique<\/td>\n\u00b12.5% \u00e0 \u00b15%<\/td>\n\u00b110% \u00e0 \u00b116%<\/td>\n<\/tr>\n
\u00c9tapes<\/td>\n3\u20135<\/td>\n13\u201317 (1.25%\u20132.5% chacune)<\/td>\n<\/tr>\n
Capacit\u00e9 de r\u00e9gulation<\/td>\nSaisonnier uniquement<\/td>\nContinu, automatique (\u00b12% de maintien)<\/td>\n<\/tr>\n
Prime de prix<\/td>\nR\u00e9f\u00e9rence<\/td>\n+$15,000\u2013$60,000 selon la puissance<\/td>\n<\/tr>\n
Commun sur<\/td>\nTransformateurs de distribution<\/td>\nTransformateurs de puissance \u22655 MVA<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Alors que les OLTC fonctionnent avec un courant \u00e9lectrique, ils utilisent des r\u00e9sistances ou des r\u00e9acteurs et des interrupteurs \u00e0 vide rapides afin de minimiser l'arc \u00e9lectrique sur les contacts principaux lors du passage d'une prise fixe. Un OLTC contr\u00f4l\u00e9 par moteur contemporain prend environ 2 \u00e0 10 secondes pour terminer un cycle. Il convient de noter que le contr\u00f4leur dans ce cas utilise un retour de tension du c\u00f4t\u00e9 secondaire du transformateur.<\/p>\n

Correspondance de rapport pour fonctionnement en parall\u00e8le<\/h2>\n

Lors de l'utilisation de deux transformateurs pour alimenter le m\u00eame bus simultan\u00e9ment, les rapports doivent \u00eatre ajust\u00e9s pour \u00eatre \u00e9troitement appari\u00e9s. Une diff\u00e9rence de rapports de \u0394% g\u00e9n\u00e8re un courant circulant dit (participant au circuit m\u00eame en condition de repos).<\/p>\n

Un conseil est de s'assurer que nous maintenons le courant circulant en dessous de 10% de la capacit\u00e9 du transformateur le plus petit.
\nL'effet d'une diff\u00e9rence de rapport de 1% est g\u00e9n\u00e9ralement un courant circulant de 2%-5% de la capacit\u00e9 de deux transformateurs d'une capacit\u00e9 de 20 MVA \/ 110 kV, qui d\u00e9pend de l'imp\u00e9dance (normalement 10%).
\nLes transformateurs doivent \u00eatre op\u00e9r\u00e9s conform\u00e9ment \u00e0 certaines conditions de base pour cela, \u00e0 savoir : m\u00eame groupe de vecteurs, le rapport doit correspondre, et l'imp\u00e9dance ne doit pas varier de plus de 10%, si tant est qu'elle varie.<\/p>\n

Pour tenir compte de cela, les op\u00e9rateurs doivent changer la position du point de prise pour chaque transformateur afin de les rendre \u00e9gaux, et de nombreux AVR modernes ont un sch\u00e9ma ma\u00eetre-suiveur \u00e0 cet effet.<\/p>\n

Effets d'un mauvais rapport : courant circulant et probl\u00e8mes de protection<\/h2>\n

La mauvaise op\u00e9ration de relais, due \u00e0 la classification du relais, peut entra\u00eener un dysfonctionnement des protections avec des r\u00e9glages de relais erron\u00e9s, entra\u00eenant soit l'op\u00e9ration du protecteur sans d\u00e9faut appropri\u00e9, soit l'incapacit\u00e9 \u00e0 d\u00e9tecter de r\u00e9els d\u00e9fauts internes en raison d'erreurs de 2%-5%.
\nLes variations de tension peuvent forcer la tension le long du ruisseau \u00e0 d\u00e9passer les limites ext\u00e9rieures.
\nUn d\u00e9s\u00e9quilibre dans la situation de charge implique qu'une unit\u00e9 avec un rapport plus \u00e9lev\u00e9 consomme une part consid\u00e9rable de puissance active et r\u00e9active, entra\u00eenant une acc\u00e9l\u00e9ration de son vieillissement.
\nC'est pourquoi le contr\u00f4le du rapport est devenu l'une des \u00e9tapes de la mise en service conform\u00e9ment aux exigences de la norme IEC 60076-1, stipulant que le rapport de tension sur le point de prise principal ne doit pas diff\u00e9rer de plus de \u00b10.5% par rapport \u00e0 la valeur de conception et chaque prise doit \u00eatre v\u00e9rifi\u00e9e par rapport aux donn\u00e9es de la plaque signal\u00e9tique.<\/p>\n

M\u00e9thodes et normes de test de rapport<\/h2>\n

Le test de terrain standard est le test de rapport de tours effectu\u00e9 avec un appareil de mesure de rapport de tours de transformateur (TTR) :<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
M\u00e9thodes de test de rapport<\/caption>\n
M\u00e9thode<\/th>\nPrincipe<\/th>\nPr\u00e9cision<\/th>\nUtilisation Typique<\/th>\n<\/tr>\n
Appareil TTR (test TTR)<\/td>\nCompare la tension inject\u00e9e et la tension induite sur chaque prise<\/td>\n\u00b10,1%<\/td>\nMise en service, maintenance de routine<\/td>\n<\/tr>\n
V\u00e9rification du rapport de tension \u00e0 vide<\/td>\nAppliquer une tension r\u00e9duite, mesurer les deux c\u00f4t\u00e9s<\/td>\n\u00b10,3%<\/td>\nV\u00e9rification sur site<\/td>\n<\/tr>\n
Rapport de capacit\u00e9 \/ test basse tension<\/td>\nRapport \u00e9quivalent via couplage capacitif<\/td>\n\u00b10,5%<\/td>\nTests de type en usine<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Les tests en usine et les tests sur site proviennent tous deux de la norme IEC 60076-1 et de l'IEEE C57.12.90. Le test TTR est consid\u00e9r\u00e9 comme un test de diagnostic primaire, car le mouvement dans le rapport entre diff\u00e9rents tests effectu\u00e9s sur la m\u00eame unit\u00e9 signifie souvent un enroulement court-circuit\u00e9, rendant les tests de rapport annuels un \u00e9l\u00e9ment essentiel de la surveillance.<\/p>\n

Rapports typiques et plages de prises par application<\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Rapports typiques et plages de prises dans diverses applications<\/caption>\n
Application<\/th>\nRapport typique<\/th>\nPlage de prises<\/th>\nChangeur de prise<\/th>\n<\/tr>\n
GSU dans une centrale \u00e9lectrique<\/td>\n18\/400 kV (22,2:1)<\/td>\n\u00b17.5% en 5 \u00e9tapes<\/td>\nHors circuit, parfois OLTC<\/td>\n<\/tr>\n
Sous-station de transmission<\/td>\n220\/110 kV (2:1)<\/td>\n\u00b116% en 17 \u00e9tapes<\/td>\nOLTC<\/td>\n<\/tr>\n
Sous-transmission<\/td>\n110\/20 kV (5,5:1)<\/td>\n\u00b112% en 13 \u00e9tapes<\/td>\nOLTC<\/td>\n<\/tr>\n
Puissance industrielle<\/td>\n33\/11 kV (3:1)<\/td>\n\u00b110% en 9 \u00e9tapes<\/td>\nOLTC ou hors circuit<\/td>\n<\/tr>\n
Distribution<\/td>\n11\/0,4 kV (27,5:1)<\/td>\n\u00b12.5% hors circuit<\/td>\nHors circuit<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Les transformateurs de distribution n\u00e9cessitent uniquement des ajustements p\u00e9riodiques, donc des prises hors charge en \u00e9tapes de \u00b12.5% et \u00b15% sont ad\u00e9quates pour tenir compte de la variation saisonni\u00e8re de la charge. En revanche, les transformateurs de transmission et de sous-transmission sont configur\u00e9s avec OLTC car de grands groupes de clients sont directement affect\u00e9s par l'action de la tension de transmission sur eux.<\/p>\n

Impact du changeur de prise et du prix du transformateur<\/h2>\n

Le choix du changeur de prises est un \u00e9l\u00e9ment r\u00e9el dans tout budget de transformateur. Les plages de planification :<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
Impact sur le prix de la s\u00e9lection du changeur de prises<\/caption>\n
Transformateur<\/th>\nSans OLTC<\/th>\nAvec OLTC<\/th>\nPremium<\/th>\n<\/tr>\n
5 MVA \/ 33 kV<\/td>\n$55,000\u2013$90,000<\/td>\n$75,000\u2013$130,000<\/td>\n+$15,000\u2013$40,000<\/td>\n<\/tr>\n
20 MVA \/ 110 kV<\/td>\n$150,000\u2013$260,000<\/td>\n$175,000\u2013$320,000<\/td>\n+$20,000\u2013$60,000<\/td>\n<\/tr>\n
50 MVA \/ 110 kV<\/td>\n$360,000\u2013$700,000<\/td>\n$400,000\u2013$800,000<\/td>\n+$25,000\u2013$90,000<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Les charges diff\u00e8rent selon le type de sp\u00e9cifications, la marque et la zone. Le co\u00fbt \u00e9lev\u00e9 des unit\u00e9s raccord\u00e9es au r\u00e9seau est rapidement amorti : le changeur de prises sous tension (OLTC) peut r\u00e9cup\u00e9rer le co\u00fbt rapidement car il maintient la tension r\u00e9gul\u00e9e et diminue les pertes d'\u00e9nergie dans les feeders.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Marques & Comment la conception des rapports diff\u00e8re<\/h2>\n

Les math\u00e9matiques des rapports restent les m\u00eames, quelle que soit l'entreprise d'origine \u2014 la physique n'est pas n\u00e9gociable ; cependant, les fabricants se distinguent par le type de conception de changeur de prises, le contr\u00f4le, la gestion de la qualit\u00e9 et les prix. Les r\u00e9f\u00e9rences de fiabilit\u00e9 sont \u00e9tablies par les changeurs de prises MR (Maschinenfabrik Reinhausen) et ABB, alors que les entreprises asiatiques utilisent de plus en plus des conceptions OLTC sous licence ou auto-d\u00e9velopp\u00e9es \u00e0 des tarifs moins chers.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Marques de transformateurs & Capacit\u00e9 de changement de prises<\/caption>\n
Marque<\/th>\nPays<\/th>\nForces des changeurs de prises<\/th>\nPrix indicatif (20 MVA\/110 kV, avec OLTC)<\/th>\n<\/tr>\n
Hitachi Energy<\/td>\nSuisse\/Japon<\/td>\nOLTC propri\u00e9taire, int\u00e9gration AVR<\/td>\n$450,000\u2013$700,000<\/td>\n<\/tr>\n
Siemens Energy<\/td>\nAllemagne<\/td>\nOptions OLTC MR, contr\u00f4le num\u00e9rique<\/td>\n$430,000\u2013$680,000<\/td>\n<\/tr>\n
Schneider Electric<\/td>\nFrance<\/td>\nFocus sur la distribution, unit\u00e9s MV<\/td>\n$280,000\u2013$450,000<\/td>\n<\/tr>\n
TBEA<\/td>\nChine<\/td>\nOLTC interne, \u00e9chelle<\/td>\n$180,000\u2013$320,000<\/td>\n<\/tr>\n
Jiangsu Subian Electric Power<\/td>\nChine<\/td>\nRapports et prises personnalis\u00e9s, OLTC MR ou interne<\/td>\n$160,000\u2013$300,000<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Le co\u00fbt est d\u00e9termin\u00e9 par la sp\u00e9cification et la zone. Dans les projets n\u00e9cessitant des sp\u00e9cifications de rapport et de prise personnalis\u00e9es \u2013 groupes vectoriels uniques, plages de prises sp\u00e9ciales ou marques particuli\u00e8res d'OLTC \u2013 Jiangsu Subian Electric Power est un partenaire fiable : il fabrique des transformateurs de distribution et de puissance avec une capacit\u00e9 de 50 kva \u00e0 220 kV, fournit des devis pour des configurations de prises individuelles et installe les changeurs de prises sous tension MR ou similaires requis. Chaque unit\u00e9 est livr\u00e9e avec des enregistrements de test de rapport sur toutes les prises selon la norme IEC 60076-1, et les prix d'usine sont g\u00e9n\u00e9ralement 30%-50% inf\u00e9rieurs aux prix des entreprises europ\u00e9ennes.<\/p>\n

Questions Fr\u00e9quemment Pos\u00e9es<\/h2>\n

Comment le rapport du transformateur est-il calcul\u00e9 ?<\/h3>\n

Le rapport du transformateur est d\u00e9termin\u00e9 par le nombre de tours dans la bobine primaire divis\u00e9 par le nombre de tours dans la bobine secondaire (N1\/N2), ce qui est \u00e9gal au rapport de tension \u00e0 vide (V1\/V2). Par exemple, le transformateur appliqu\u00e9 \u00e0 110 kV\/20 kV aura un rapport de 5.5:1, tandis que pour le transformateur 11 kV\/0.4 kV, le rapport est de 27.5:1. En raison de la relation inverse, il est \u00e9vident que dans un transformateur \u00e9l\u00e9vateur (rapport inf\u00e9rieur \u00e0 un ; tel que 0.045 pour le transformateur avec une tension de 18\/400 kV), la tension de sortie sera \u00e9lev\u00e9e tandis que le courant de sortie sera faible.<\/p>\n

Quelle est la tol\u00e9rance sur le rapport du transformateur ?<\/h3>\n

Selon la norme IEC 60076-1, le rapport au point de prise principal doit \u00eatre dans une plage de \u00b10.5% de la valeur nominale, et la m\u00eame tol\u00e9rance s'applique \u00e0 chaque position de prise, sauf indication contraire. Les appareils TTR de terrain mesurent \u00e0 \u00b10.1%, donc une d\u00e9viation au-del\u00e0 de 0.5% lors d'un test de mise en service n\u00e9cessite une enqu\u00eate pour des tours court-circuit\u00e9s ou une mauvaise connexion.<\/p>\n

Pourquoi les transformateurs ont-ils besoin de changeurs de prises pour la r\u00e9gulation de la tension ?<\/h3>\n

En raison des fluctuations de la tension de ligne en fonction de la charge, de la g\u00e9n\u00e9ration et de la distance par rapport \u00e0 la source, sans l'ajustement du rapport, le conducteur de distribution peut fluctuer de 5% \u00e0 10% tout au long de la journ\u00e9e. L'OLTC varie le rapport de 1.25% \u00e0 2.5% par \u00e9tapes dans une plage de \u00b110% \u00e0 \u00b116% pour fournir une tension secondaire d'environ \u00b12% automatiquement. Cela garantit que les moteurs, l'\u00e9lectronique et l'\u00e9quipement du client sont prot\u00e9g\u00e9s contre les surtensions et les sous-tensions.<\/p>\n

Que se passe-t-il si deux transformateurs en parall\u00e8le ont des rapports diff\u00e9rents ?<\/h3>\n

Un courant \u00e9lectrique circule entre les deux unit\u00e9s, m\u00eame lorsqu'il n'y a pas de charge provenant de l'ext\u00e9rieur. En d'autres termes, un courant circulant s'\u00e9coule dans un transformateur m\u00eame lorsqu'il est en mode veille. Prenons le cas d'unit\u00e9s de 20 MVA\/110 kV, m\u00eame un d\u00e9calage de rapport de 1% provoquera un courant circulant d'environ 2% \u00e0 5% du courant nominal \u00e0 pleine charge. De plus, si le d\u00e9calage augmente, le courant circulant augmentera \u00e9galement en cons\u00e9quence. L'action des op\u00e9rateurs, qui \u00e9galisent le rapport par le processus de s\u00e9lection des prises, emp\u00eachera les courants circulants d'augmenter de plus de 10% de la capacit\u00e9 du petit transformateur.<\/p>\n

Combien un changeur de prises sous charge ajoute-t-il au co\u00fbt du transformateur ?<\/h3>\n

L'OLTC permet g\u00e9n\u00e9ralement d'ajouter entre $15,000 et $60,000 au co\u00fbt des transformateurs de puissance class\u00e9s entre 5 MVA et 50 MVA, les transformateurs de plus grande capacit\u00e9 co\u00fbtant plus cher. L'investissement est g\u00e9n\u00e9ralement rentable en raison d'un meilleur contr\u00f4le de la tension et de pertes de puissance r\u00e9duites ainsi que de l'absence de pannes d'\u00e9quipement.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences<\/h2>\n