Test du rapport de virage

Comment choisir le bon rapport de transformation des transformateurs de courant et de tension ?

Comment choisir le rapport de transformation d'un transformateur de courant (TC) ?

Résumé : Le choix correct du rapport de transformation pour les transformateurs de courant (TC) et les transformateurs de tension (TT) est fondamental pour garantir la précision des mesures électriques et la fiabilité des relais de protection dans les systèmes électriques. Ce guide détaillera les principes normalisés de sélection du rapport, basés sur la série de normes de la Commission Électrotechnique Internationale (CEI 61869) et les normes industrielles, en différenciant les exigences pour les transformateurs de mesure et de protection.

Partie I : Sélection du rapport de transformation du transformateur de courant (TC)

Le rapport de transformation du TC Ki est défini comme le rapport du courant primaire nominal I_1n au courant secondaire nominal I_2n (Ki = I_1n/ I₂_n). Au niveau international, le courant secondaire nominal I₂_n est généralement normalisé à 5 A ou 1 A.

1. Principes fondamentaux pour le choix du courant primaire nominal I_1n

Le choix de I_1ndoit équilibrer les exigences de stabilité thermique et de précision de mesure.

(1) Stabilité thermique et capacité de transport de courant (limite supérieure)

Le courant primaire nominal du TC I_1n doit être supérieur ou égal au courant de service continu maximal I_max prévu dans le circuit pour garantir l'élévation de température à long terme et la stabilité de l'enroulement du TC.

Règle de conception : Choisir une valeur normalisée pour I_1n légèrement supérieure à I_max .
$I 1n \geq I max$
Pratique d'ingénierie : Il est courant de choisir I_1n environ 1,2 à 1,5 fois I_max pour prévoir une marge de sécurité.

(2) Précision de mesure et de comptage (limite inférieure)

Pour garantir la précision de mesure, le courant de charge minimal I_min doit se situer dans la plage de fonctionnement de précision spécifiée du TC.

Exigence : Les TC de comptage (par exemple, Classe de précision 0,2 S) doivent maintenir leur précision jusqu'à une limite basse, telle que 1 % ou 5 % du courant nominal I_1n. Choisir un I_1n excessivement grand par rapport à I_max entraînera un courant secondaire I₂ très faible en conditions de charge légère, risquant de descendre en dessous de la limite de précision du TC et d'augmenter les erreurs de comptage.

2. Exigences particulières pour les TC de protection

En plus des principes de base, les TC de protection doivent pouvoir fonctionner de manière fiable en conditions de défaut.

Facteur limite de précision (FLP) / Saturation : Les TC de protection se préoccupent principalement de leurs caractéristiques de saturation lors d'un défaut. Il faut s'assurer que le Courant limite de précision I_FLP= FLP x I_1n couvre le courant de court-circuit maximal possible du système I_ccmax. Cela évite une saturation sévère du TC pendant un défaut, garantissant que les équipements de protection reçoivent un signal de courant précis pour un fonctionnement fiable.

3. Avertissement sur les risques de sélection du rapport

Scénario de risque

Analyse des conséquences

Pratique standard

Rapport choisi trop petit

( $I 1n < I max$ )

Risque Élevé. Conduit à une surchauffe chronique du TC et à une dégradation de l'isolation. En conditions de défaut,

une saturation sévère se produit, pouvant entraîner un défaut de déclenchement de la protection (refus) ou un déclenchement intempestif (mauvais fonctionnement).

Respecter strictement le principe

$I 1n \geq I max$ .

Rapport Sélectionné Trop Grand

(( $I 1n ＞ I max$ )

Fait que le courant à faible charge $I min$ sort de la plage de précision optimale du TC, augmentant les erreurs de mesure.

Peut également réduire la sensibilité des relais de protection.

Idéalement, maintenir

I max

dans la plage de

70 % ~ 90 %

I 1n

Partie II : Sélection du rapport de transformation du transformateur de tension (TT)

Le rapport de transformation du TT K_u est défini comme le rapport entre la tension primaire nominale U_1n et la tension secondaire nominale U_2n（K_u = U_1n / U_2n).

1. Détermination de la tension primaire nominale U_1n

U_1ndoit correspondre strictement à la tension nominale du système U_systèmeau point de connexion et à la configuration de câblage du TT.

Connexion phase-terre : Principalement utilisée dans les systèmes haute tension à neutre directement mis à la terre (par ex., 110 kV et plus).
$U 1n = U système / \sqrt3$
Connexion phase-phase : Principalement utilisée dans les systèmes moyenne et basse tension à neutre isolé ou mis à la terre par bobine de Petersen (par ex., 6 kV, 10 kV).
$U 1n = U système$

2. Tension secondaire assignée normalisée U_2n

La tension secondaire assignée U_2n est généralement une valeur normalisée pour assurer la compatibilité avec les équipements secondaires.

Application	Type d'enroulement	Tension secondaire nominale U2n
Mesure & Protection (Enroulement principal)	Connecté Phase-Terre	$100 / \sqrt 3 V$
Mesure & Protection (Enroulement principal)	Connecté Phase-Phase	$100 / \sqrt 3 V$
Protection contre les défauts à la terre (Enroulement auxiliaire)	Connecté en triangle ouvert pour la tension homopolaire $3 U 0$	$100 / \sqrt 3 V$

3. Exemple de calcul pour le rapport de transformation K_u

Le rapport K_u est un nombre sans dimension, tandis que la désignation du transformateur de tension est généralement spécifiée comme U_1n / U_2n.

Exemple : Système 110 kV (Connexion Phase-Terre)

Tension nominale du système U_système = 110 kV
Tension primaire du transformateur de potentiel U_1n = 110 kV/ √3
Tension secondaire du transformateur de potentiel U_2n = 110 kV/ √3
Calcul du rapport K_u :

La spécification du PT serait indiquée comme suit : 110000 / √3 / 100 / √3/ 100 V (en référence aux enroulements principal et auxiliaire).(en référence aux enroulements principal et auxiliaire).

Conclusion : Considérations Clés de Conception

Type d'Instrument

Critère de Sélection du Noyau

Principes Clés

Normes Applicables

Courant Primaire

I 1n

1. Satisfaire la Charge Maximale ( $I 1n \geq I max$ ) ;

2. Assurer que le Courant Minimal est dans la Plage de Précision.

IEC 61869-2

Tension Primaire

U 1n

1. Correspondre strictement à la Tension du Système $U système$ ;

2. Câblage correspondant ( $U/ \sqrt 3$ pour Phase-Terre ou $U$ pour Phase-Phase).

IEC 61869-3

Recommandation : En conception technique, il convient de toujours se référer aux dernières normes nationales et internationales (telles que la série IEC 61869) et de sélectionner la classe de précision et le rapport nominal en fonction de l'application spécifique (mesure/comptage ou protection) du TC et du TP.