{"id":363,"date":"2026-08-22T02:34:07","date_gmt":"2026-08-21T18:34:07","guid":{"rendered":"https:\/\/q8bbzjnpm5.wpdns.site\/?p=363"},"modified":"2026-08-29T23:43:42","modified_gmt":"2026-08-29T15:43:42","slug":"classification-of-power-transformers-and-their-unique-roles-in-the-power-grid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/subian-electric.com\/fr\/news\/classification-of-power-transformers-and-their-unique-roles-in-the-power-grid\/","title":{"rendered":"Classification des transformateurs de puissance et de leurs r\u00f4les uniques dans le r\u00e9seau \u00e9lectrique"},"content":{"rendered":"

Lorsque l'ing\u00e9nieur de sous-station examine le document pour un appel d'offres concernant la mise \u00e0 niveau de transmission de 132 kV, l'une des premi\u00e8res fiches de sp\u00e9cifications examin\u00e9es est normalement le tableau de classification des transformateurs de puissance, car un mauvais choix peut co\u00fbter jusqu'\u00e0 des centaines de milliers ainsi que provoquer des mois de retard dans le processus de mise en service. Chacun des types de classification des transformateurs de puissance est cr\u00e9\u00e9 pour r\u00e9pondre \u00e0 un probl\u00e8me particulier en termes de tension, de charge et de fiabilit\u00e9, que ce soit une unit\u00e9 de distribution de 10 MVA fonctionnant dans un bloc d'usines ou un transformateur \u00e9l\u00e9vateur de g\u00e9n\u00e9rateur de 400 MVA install\u00e9 dans une centrale \u00e0 charbon.<\/p>\n

L'article fourni d\u00e9crit toutes les m\u00e9thodes possibles pour classer les transformateurs de puissance, qui peuvent \u00eatre par fonction de puissance, par niveau de tension, par configuration de bobinage, par type de refroidissement et par type de mat\u00e9riau d'isolation, etc.<\/p>\n

En r\u00e9sum\u00e9, les transformateurs de puissance peuvent \u00eatre cat\u00e9goris\u00e9s en fonction de leur fonction, tels que transformateur \u00e9l\u00e9vateur, transformateur abaisseur, transformateur de distribution, transformateur d'isolement et auto-transformateur ; en fonction de leur classe de tension, tels que transformateur de g\u00e9n\u00e9rateur, transformateur de transmission et transformateur de distribution ; en fonction de leur configuration de bobinage, tels que transformateur monophas\u00e9 vs transformateur triphas\u00e9, transformateur \u00e0 deux enroulements vs transformateur \u00e0 trois enroulements ; en fonction de leur approche de refroidissement, tels que transformateur ONAN, transformateur ONAF, transformateur OFAF et transformateur ODAF ; et en fonction de leur m\u00e9thode d'isolation, tels que transformateur immerg\u00e9 dans l'huile et transformateur \u00e0 sec.<\/p><\/blockquote>\n

\"Classification<\/p>\n

\n

Qu'est-ce qu'un transformateur de puissance ? (D\u00e9finition et fonction principale)<\/h2>\n

Un transformateur de puissance est un instrument \u00e9lectromagn\u00e9tique statique qui transmet de l'\u00e9nergie \u00e9lectrique \u00e0 travers deux circuits ou plus via le processus d'induction \u00e9lectromagn\u00e9tique avec une modification des niveaux de tension tout en maintenant la fr\u00e9quence et la puissance apparente constantes (avec toutes pertes). Alors que les transformateurs de distribution effectuent principalement la chute de tension finale pour la consommation, les transformateurs de puissance se trouvent dans les sous-stations, les centrales de production et les grandes industries avec des puissances sup\u00e9rieures \u00e0 200 kVA et sont capables de traiter des tensions allant de 3,3 kV \u00e0 1 150 kV.<\/p>\n

Un transformateur de puissance peut \u00eatre caract\u00e9ris\u00e9 par trois valeurs : la puissance apparente nominale en kVA ou MVA, le rapport de tension nominal et l'imp\u00e9dance en cas de court-circuit (qui est g\u00e9n\u00e9ralement entre 5% et 15% selon la norme internationale IEC 60076-5). L'efficacit\u00e9 d'un transformateur \u00e0 pleine capacit\u00e9 de fonctionnement est g\u00e9n\u00e9ralement entre 98% et 99,7%. C'est pourquoi les services publics sont pr\u00eats \u00e0 d\u00e9penser beaucoup d'argent pour des conceptions \u00e0 faible perte \u00e0 c\u0153ur amorphe ainsi que pour de l'acier au silicium orient\u00e9 grain de haute qualit\u00e9 afin de minimiser les pertes \u00e0 vide.<\/p>\n

Comment fonctionne un transformateur de puissance : le principe \u00e9lectromagn\u00e9tique<\/h2>\n

Le principe de fonctionnement fondamental est bas\u00e9 sur la loi de Faraday de l'induction \u00e9lectromagn\u00e9tique. Le courant alternatif dans l'enroulement primaire produit un flux magn\u00e9tique fluctuant dans le noyau en acier au silicium, reliant l'enroulement secondaire et induisant une force \u00e9lectromotrice (fem) proportionnelle au nombre de tours selon la formule classique :<\/p>\n

Vprimaire \/ Vsecondaire = Nprimaire \/ Nsecondaire (ceci est connu sous le nom de rapport de transformation), de sorte que Iprimaire \u00d7 Vprimaire \u2248 Isecondaire \u00d7 Vsecondaire si d'autres conditions sont id\u00e9ales.<\/p>\n

Un transformateur fonctionnant en mode \u00e9l\u00e9vateur a plus de tours dans l'enroulement secondaire que dans le primaire. Un transformateur fonctionnant en mode abaisseur a plus de tours dans la bobine primaire. Cependant, les transformateurs de puissance r\u00e9els fonctionnent avec des pertes d'environ 0,3% \u00e0 2%, dues aux pertes en cuivre (pertes I\u00b2R dans les fils en cuivre) et aux pertes en fer (en raison de l'hyst\u00e9r\u00e9sis et des courants de Foucault). Par cons\u00e9quent, les caract\u00e9ristiques techniques de tout transformateur mentionnent le niveau d'efficacit\u00e9, qu'il soit de 50%, 75% ou 100%.<\/p>\n

Classification par Fonction : \u00c9l\u00e9vateur, Abaisseur, Distribution, Auto<\/h2>\n

La fonction est le moyen le plus pragmatique de classer les transformateurs de puissance car elle indique l'emplacement de l'unit\u00e9 dans le transfert d'\u00e9nergie. Le tableau qui suit r\u00e9sume quatre familles fonctionnelles diff\u00e9rentes de transformateurs couramment utilis\u00e9es par les ing\u00e9nieurs dans le r\u00e9seau.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Classification Fonctionnelle des Transformateurs de Puissance<\/caption>\n
Fonction<\/th>\nChangement de Tension Typique<\/th>\n\u00c9valuation typique<\/th>\nO\u00f9 Vous Le Trouvez<\/th>\n<\/tr>\n
Transformateur \u00e9l\u00e9vateur de g\u00e9n\u00e9rateur (GSU)<\/td>\n11\u201327 kV \u2192 110\u2013765 kV<\/td>\n100\u20131 200 MVA<\/td>\nCentrales \u00e9lectriques, parcs \u00e9oliens et solaires<\/td>\n<\/tr>\n
Transformateur abaisseur de transmission<\/td>\n220\u2013765 kV \u2192 66\u2013132 kV<\/td>\n50\u2013400 MVA<\/td>\nSous-stations HV<\/td>\n<\/tr>\n
Sous-transmission \/ distribution<\/td>\n33\u2013132 kV \u2192 6,6\u201335 kV<\/td>\n1\u201320 MVA<\/td>\nSous-stations primaires, alimentations industrielles<\/td>\n<\/tr>\n
Auto-transformateur<\/td>\npar ex. 220 kV \u2192 110 kV<\/td>\n100\u20131 000 MVA<\/td>\nInterconnexion entre niveaux de r\u00e9seau<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Le transformateur GSU (Transformateur \u00c9l\u00e9vateur de G\u00e9n\u00e9rateur) est situ\u00e9 \u00e0 l'extr\u00e9mit\u00e9 g\u00e9n\u00e9ratrice du spectre, ce qui en fait l'\u00e9quipement le plus pr\u00e9cieux au sein d'une centrale \u00e9lectrique. En fait, un transformateur GSU de 600 MVA dans une centrale thermique peut \u00eatre \u00e9valu\u00e9 entre $800,000 et $2.5 millions. Bien que les auto-transformateurs tendent \u00e0 \u00eatre plus petits et moins chers que le transformateur \u00e0 deux enroulements traditionnel, cela est possible puisque certaines de leurs enroulements sont partag\u00e9s. Par cons\u00e9quent, les entreprises de services publics d'interconnexion choisiraient d'utiliser des auto-transformateurs, en particulier pour des applications de tension \u00e0 faible rapport telles que 220\/110 kV ou 400\/220 kV.<\/p>\n

\"Classification<\/p>\n

Classification par Niveau de Tension dans le R\u00e9seau<\/h2>\n

La classe de tension influence la conception de l'isolation et la conception des \u00e9quipements \u00e9nerg\u00e9tiques, y compris les techniques d'isolation. Le prix des \u00e9quipements \u00e9nerg\u00e9tiques est affect\u00e9 par la classe de tension. Les normes IEC 60076-1 et IEEE C57.12.00 d\u00e9terminent toutes deux les techniques d'isolation.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Classes de Tension des Transformateurs de Puissance<\/caption>\n
Niveau de R\u00e9seau<\/th>\nTension Nominale<\/th>\nBIL (R\u00e9sistance \u00e0 l'Impulsion de Foudre)<\/th>\nR\u00f4le Typique<\/th>\n<\/tr>\n
Tension de g\u00e9n\u00e9rateur<\/td>\n3\u201333 kV<\/td>\n40\u2013200 kV<\/td>\nC\u00f4t\u00e9 d'entr\u00e9e GSU, alimentations auxiliaires<\/td>\n<\/tr>\n
Haute tension (HT)<\/td>\n6\u201335 kV<\/td>\n75\u2013250 kV<\/td>\nSous-stations de distribution, industrielles<\/td>\n<\/tr>\n
Tr\u00e8s haute tension (THT)<\/td>\n66\u2013220 kV<\/td>\n325\u2013950 kV<\/td>\nTransmission r\u00e9gionale<\/td>\n<\/tr>\n
Tr\u00e8s haute tension (THT)<\/td>\n330\u2013765 kV<\/td>\n1 175\u20131 950 kV<\/td>\nColonnes de transmission nationales<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Environ 70% de tous les transformateurs en place dans le monde sont au stade de distribution, mais ils ne repr\u00e9sentent qu'environ 30% du co\u00fbt. Une unit\u00e9 haute tension avec un syst\u00e8me \u00e9lectrique de 500 kV et une valeur BIL de 1 550 remplit les exigences en mati\u00e8re d'isolation \u00e9paisse, de zones neutres larges et de proc\u00e9dures de test sp\u00e9ciales (tests de d\u00e9charge partielle et tests d'impulsion selon la norme IEC 60076-3), donc l'installation d'un transformateur puissant peut n\u00e9cessiter des d\u00e9penses de $1,5\u2013$3 millions.<\/p>\n

Classification par phase et configuration de bobinage<\/h2>\n

Les transformateurs de puissance peuvent \u00eatre class\u00e9s en fonction de leur construction en transformateurs monophas\u00e9s ou triphas\u00e9s. Cela repose non seulement sur leurs types mais aussi sur le nombre de leurs enroulements, c'est-\u00e0-dire en tant que transformateurs \u00e0 deux enroulements, transformateurs \u00e0 trois enroulements ou transformateurs auto-configur\u00e9s. Les transformateurs monophas\u00e9s sont largement accept\u00e9s car ils sont moins chers et plus faciles \u00e0 transporter, ce qui est particuli\u00e8rement utile en ce qui concerne les plus hautes classifications THT (par exemple, la formation d'une banque de 3\u00d7333 MVA compos\u00e9e de trois transformateurs monophas\u00e9s fonctionnant \u00e0 500 kV), tandis que pour des variances de 300 MVA ou moins, les transformateurs triphas\u00e9s seraient plus adapt\u00e9s en raison de leur avantage par rapport aux variantes monophas\u00e9es en termes de pertes, de solutions rentables et d'efficacit\u00e9.<\/p>\n

Les transformateurs \u00e0 trois enroulements sont dot\u00e9s d'un enroulement tertiaire et peuvent donc \u00eatre utilis\u00e9s non seulement pour des charges \u00e9lectriques standard mais aussi pour des filtres harmoniques, et pour d\u00e9river la troisi\u00e8me tension (par exemple 220\/110\/35 kV). Le groupe vectoriel peut \u00eatre d\u00e9fini \u00e0 l'aide de d\u00e9signations sp\u00e9ciales, telles que Dyn11, YNyn0, YNd11, etc., qui montrent la configuration du transformateur et le point de la tension.<\/p>\n

Classification par m\u00e9thode de refroidissement (IEC 60076-2)<\/h2>\n

Le syst\u00e8me de refroidissement est ce qui dicte la quantit\u00e9 maximale d'\u00e9nergie \u00e9lectrique qu'un transformateur peut g\u00e9rer en toute s\u00e9curit\u00e9. L'acronyme utilis\u00e9 conform\u00e9ment \u00e0 la norme IEC 60076-2 fait r\u00e9f\u00e9rence au type de milieu de refroidissement et \u00e0 la m\u00e9thode de sa circulation.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Classifications des m\u00e9thodes de refroidissement (IEC 60076-2)<\/caption>\n
Code de refroidissement<\/th>\nSignification<\/th>\n\u00c9valuation typique<\/th>\nCapacit\u00e9 de charge vs. ONAN<\/th>\n<\/tr>\n
ONAN<\/td>\nHuile naturelle, air naturel<\/td>\n50 kVA\u201360 MVA<\/td>\nLigne de base (100%)<\/td>\n<\/tr>\n
ONAF<\/td>\nHuile naturelle, air forc\u00e9 (ventilateurs)<\/td>\n1\u2013150 MVA<\/td>\n\u2248120\u2013135%<\/td>\n<\/tr>\n
OFAF<\/td>\nHuile forc\u00e9e, air forc\u00e9<\/td>\n10\u2013300 MVA<\/td>\n\u2248140\u2013160%<\/td>\n<\/tr>\n
ODAF<\/td>\nHuile dirig\u00e9e, air forc\u00e9<\/td>\n100\u20131 200 MVA<\/td>\n\u2248150\u2013170%<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Un transformateur con\u00e7u pour fonctionner en deux modes de refroidissement, ONAN et ONAF, signifie qu'une entreprise de services publics peut l'exploiter dans des conditions normales en mode de refroidissement naturel tout en utilisant des ventilateurs en cas de surcharges soudaines. Un transformateur d'une capacit\u00e9 de 40 MVA, indiquant son ratio comme \u201c 40\/56 MVA ONAN\/ONAF \u201d est un exemple viable. Les composants n\u00e9cessaires tels que les ventilateurs ou les pompes \u00e0 huile ne sont pas simples \u00e0 entretenir, donc les plus petites sous-stations pr\u00e9f\u00e8rent uniquement les conceptions ONAN.<\/p>\n

Transformateurs de puissance immerg\u00e9s dans l'huile vs. transformateurs de type sec<\/h2>\n

Le milieu d'isolation s\u00e9pare le march\u00e9 en deux cat\u00e9gories distinctes, avec des diff\u00e9rences de prix, de s\u00e9curit\u00e9 et d'utilisation.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Transformateurs immerg\u00e9s dans l'huile vs. transformateurs de type sec<\/caption>\n
Param\u00e8tre<\/th>\nImmerg\u00e9 dans l'huile<\/th>\nType sec (r\u00e9sine coul\u00e9e \/ VPI)<\/th>\n<\/tr>\n
Milieu d'isolation<\/td>\nHuile min\u00e9rale ou ester<\/td>\nR\u00e9sine \u00e9poxy \/ air<\/td>\n<\/tr>\n
Puissance typique<\/td>\n50 kVA\u20131 200 MVA<\/td>\n100 VA\u201340 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Prix (classe 1 MVA)<\/td>\n$18 000\u2013$45 000<\/td>\n$28,000\u2013$70,000<\/td>\n<\/tr>\n
Risque d'incendie \/ environnemental<\/td>\nPlus \u00e9lev\u00e9 (conteneur d'huile n\u00e9cessaire)<\/td>\nFaible, ignifuge<\/td>\n<\/tr>\n
Meilleurs emplacements<\/td>\nSous-stations ext\u00e9rieures<\/td>\nInt\u00e9rieur, gratte-ciel, offshore<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Il existe des transformateurs immerg\u00e9s dans l'huile qui dominent dans la plage de z\u00e9ro \u00e0 2 MVA en raison des propri\u00e9t\u00e9s di\u00e9lectriques efficaces de l'huile. Les transformateurs secs fonctionnent mieux dans des endroits comme les bureaux, les h\u00f4pitaux et sur des plateformes et des installations p\u00e9troli\u00e8res offshore o\u00f9 il existe des lois, telles que la NFPA 70, qui interdisent l'utilisation de transformateurs remplis d'huile en raison des dangers d'incendie. Les transformateurs en r\u00e9sine coul\u00e9e co\u00fbtent g\u00e9n\u00e9ralement entre 40%-60% de plus que les mod\u00e8les \u00e0 huile comparables, mais ils ne n\u00e9cessitent pas de fosses de r\u00e9cup\u00e9ration d'huile ni de syst\u00e8mes d'extinction d'incendie.<\/p>\n

Tableau des sp\u00e9cifications cl\u00e9s pour les classes de transformateurs courants<\/h2>\n

Afin de faire une comparaison \u00e9quitable entre les mod\u00e8les de transformateurs, les ing\u00e9nieurs choisiront les param\u00e8tres fondamentaux n\u00e9cessaires pour chacune des options en question. Un des graphiques ci-dessous montre les donn\u00e9es de plaque signal\u00e9tique de trois unit\u00e9s typiques.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Sp\u00e9cifications d'exemple pour les classes de transformateurs de puissance courants<\/caption>\n
Param\u00e8tre<\/th>\nUnit\u00e9 de distribution<\/th>\nUnit\u00e9 de puissance de sous-station<\/th>\nUnit\u00e9 GSU<\/th>\n<\/tr>\n
Puissance nominale<\/td>\n1 000 kVA<\/td>\n20 MVA<\/td>\n250 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
Rapport de tension<\/td>\n11\/0,4 kV<\/td>\n110\/20 kV<\/td>\n18\/400 kV<\/td>\n<\/tr>\n
Groupe vectoriel<\/td>\nDyn11<\/td>\nYNd11<\/td>\nYNd11<\/td>\n<\/tr>\n
Tension d'imp\u00e9dance<\/td>\n6%<\/td>\n10%<\/td>\n14%<\/td>\n<\/tr>\n
Pertes \u00e0 vide<\/td>\n\u22481 150 W<\/td>\n\u224814 kW<\/td>\n\u224890 kW<\/td>\n<\/tr>\n
Pertes en charge<\/td>\n\u224810 500 W<\/td>\n\u224898 kW<\/td>\n\u2248620 kW<\/td>\n<\/tr>\n
Refroidissement<\/td>\nONAN<\/td>\nONAN\/ONAF<\/td>\nONAF\/ODAF<\/td>\n<\/tr>\n
Norme de r\u00e9f\u00e9rence<\/td>\nIEC 60076-1<\/td>\nIEC 60076-1<\/td>\nIEC 60076-1<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

L'assurance des pertes est importante pour les personnes traitant des affaires : la valeur de perte peut am\u00e9liorer ou entraver le prix d'un transformateur et peut repr\u00e9senter une diff\u00e9rence de 5%\u201310% concernant le prix d'un transformateur, car une diff\u00e9rence de 1 kW dans les pertes \u00e0 vide sur trente ans peut entra\u00eener la perte de dizaines de milliers de dollars.<\/p>\n

Le r\u00f4le unique de chaque classe de transformateur dans le r\u00e9seau \u00e9lectrique<\/h2>\n

Chaque classe est plac\u00e9e \u00e0 sa position dans la cha\u00eene \u00e9nerg\u00e9tique, et aucune ne peut \u00eatre remplac\u00e9e par une autre :<\/p>\n