Demandez à dix ingénieurs comment ils choisissent un Transformateur de courant, Vous obtiendrez peut-être dix réponses différentes. Certains se concentrent sur le ratio. D'autres s'intéressent davantage à la classe de précision. D'autres encore mentionnent la charge. En réalité, tous ces éléments sont importants, mais celui qui l'est le plus dépend de l'application.
Dans n'importe quel poste électrique, vous verrez des transformateurs de courant qui sont là depuis des dizaines d'années et qui fonctionnent toujours bien. Vous verrez également des transformateurs de courant qui sont tombés en panne après quelques années, ou pire, des transformateurs de courant qui ont été installés mais qui n'ont jamais fonctionné dès le départ. La différence se résume généralement à la sélection.
Il ne s'agit pas de mémoriser des numéros de catalogue. Il s'agit de comprendre ce que le transformateur de courant doit faire et de choisir un transformateur capable de le faire.
Table des matières
Comprendre d'abord l'application de votre transformateur de courant
Avant de consulter une fiche technique, posez-vous une question : à quoi sert ce transformateur de courant ? La réponse change tout.
Applications de comptage pour les transformateurs de courant
Pour le comptage des revenus, la précision est essentielle. A Transformateur de courant triphasé utilisés pour la facturation doivent conserver leur précision dans la plage de charge normale. Les petites erreurs s'accumulent au fil du temps. Une erreur de 0,5% peut sembler insignifiante, mais pour un grand compte industriel, elle représente des milliers de dollars par an.
Les transformateurs de courant de comptage ont généralement besoin de :
- Classe de haute précision (0,2 ou 0,5)
- Exigence de faible charge
- Bonne linéarité de 5% à 120% du courant nominal
Ils n'ont pas besoin d'être performants dans des conditions d'erreur. Lorsqu'une panne survient, le compteur doit simplement survivre, et non mesurer avec précision.
Applications de protection pour les transformateurs de courant
La protection est une autre paire de manches. Un transformateur de courant en série pour relais doit reproduire fidèlement les courants de défaut, même si ces courants sont dix ou vingt fois supérieurs à la valeur nominale. La précision à charge normale importe peu. C'est la précision dans des conditions de défaut qui importe le plus.
Protection Les transformateurs de courant sont nécessaires :
- Classe appropriée (5P, 10P, ou classes TP pour les applications spéciales)
- Tension de saturation élevée
- Capacité suffisante pour conduire les charges de relais
Le pire mode de défaillance : un transformateur de courant qui sature pendant un défaut, de sorte que le relais ne voit jamais la surintensité. Le disjoncteur reste fermé. L'équipement brûle.
Applications spéciales des transformateurs de courant
Certaines applications nécessitent des transformateurs de courant spécialisés. La détection des défauts à la terre, par exemple. A Transformateur de courant à séquence nulle s'adapte aux trois phases et mesure le déséquilibre. Pour que cela fonctionne, le transformateur de courant doit être sensible. Les courants de défaut à la terre sont souvent faibles, parfois quelques ampères seulement.
La protection différentielle nécessite des transformateurs de courant adaptés des deux côtés de la zone protégée. Les rapports doivent correspondre. Les caractéristiques de saturation doivent correspondre. Sinon, le relais voit un courant différentiel alors qu'il n'y a pas de défaut.
Paramètres clés à vérifier pour les transformateurs de courant
Une fois que vous connaissez l'application, regardez les chiffres. Chaque fiche technique de transformateur de courant indique certains paramètres. Voici ce qu'ils signifient réellement.
Ratio
Pour tout transformateur de courant, le rapport indique la relation entre le courant primaire et le courant secondaire. Un transformateur de courant 1000:5 produit un courant secondaire de 5A lorsque 1000A circulent dans le primaire.
Cela semble simple. Mais réfléchissez :
- Le courant primaire dépassera-t-il jamais le courant nominal ? De combien ?
- Le courant secondaire est-il de 5A ou de 1A ? Les secondaires de 1A permettent de prolonger la longueur des câbles.
- Pour la protection, le rapport fonctionnera-t-il à la fois pour une charge normale et pour des conditions de défaut ?
Charge
La charge est la charge connectée au secondaire. Les fils, les compteurs, les relais ajoutent tous de l'impédance. Si la charge réelle dépasse la valeur nominale du transformateur d'intensité, la précision en pâtit. Le transformateur de courant peut saturer plus tôt que prévu.
Vérifiez la charge connectée avant de finaliser votre choix. Les longs câbles ajoutent plus de charge qu'on ne le pense. Une longueur de 100 mètres de fil de 2,5 mm² ajoute environ 0,8 ohms par conducteur. Pour un secondaire de 5 A, cela représente 4 VA rien que pour le câblage. C'est une erreur fréquente lors de la spécification d'un transformateur de courant.
Classe de précision
La précision de mesure est indiquée sous forme de classe, comme 0,2 ou 0,5. Le nombre correspond au pourcentage maximum d'erreur au courant nominal.
Les classes de protection sont différentes : 5P10 signifie une précision de 5% à 10 fois le courant nominal. Le “P” signifie protection. Le chiffre qui suit P est le facteur de limitation de la précision.
Guide de sélection des transformateurs de courant par application
Le tableau ci-dessous résume les éléments à prendre en compte lors de la sélection d'un transformateur de courant pour différentes applications.
| Application | Priorité 1 | Priorité 2 | Piège courant |
|---|---|---|---|
| Comptage des recettes | Haute précision (0,2/0,5) | Faible charge | Utilisation des TC de protection pour le comptage |
| Protection de la phase | Facteur limite de haute précision | Charge adéquate | Saturation du TC en cas de défaut |
| Défaut à la terre | Sensibilité | Faible ratio | Insensible aux petits courants |
| Différentiel | Caractéristiques appariées | Haute précision | Des TC mal assortis de part et d'autre |
Considérations physiques pour l'installation d'un transformateur de courant
Les chiffres ne sont pas tout. L'installation physique a aussi son importance.
Taille et montage
Lors de la sélection d'un transformateur de courant, l'ajustement physique est important. Les transformateurs de courant tiendront-ils dans l'espace disponible ? Les transformateurs de courant de type fenêtre ont besoin d'une ouverture suffisante pour le jeu de barres ou le câble. Les transformateurs de courant à barre ont besoin d'espace pour les connexions primaires.
Certaines mises à niveau nécessitent des transformateurs de courant à noyau divisé qui peuvent être installés sans déconnecter les conducteurs primaires. Ces transformateurs sont moins précis que les transformateurs à âme pleine, mais ils sont parfois la seule option possible.
Niveau d'isolation
La tension du système détermine les exigences en matière d'isolation. Un transformateur de courant conçu pour 0,6 kV ne durera pas longtemps sur un système de 11 kV. Vérifiez la classe d'isolation et la tension de tenue à la fréquence de puissance nominale.
Erreurs courantes dans la sélection des transformateurs de courant
Après des années passées autour des systèmes électriques, des schémas émergent dans le choix des transformateurs de courant. Voici les erreurs que les gens commettent plus souvent qu'ils ne le devraient.
Classe de précision erronée
Utilisation d'un transformateur de courant de protection pour le comptage. La compagnie d'électricité rejette l'installation parce que les erreurs dépassent les limites autorisées. Ou, pire encore, en utilisant un transformateur de courant de mesure pour la protection. Il sature lors d'un défaut, le relais ne se déclenche jamais et l'équipement est endommagé.
Ignorer le fardeau
Sélection d'un transformateur de courant calibré pour 10VA, puis connexion d'une charge de 15VA. Le transformateur de courant fonctionne toujours, mais sa précision n'est pas conforme aux spécifications. Pour la protection, le transformateur de courant peut saturer prématurément.
Ratios inadaptés
Dans les schémas différentiels, les rapports des transformateurs de courant des deux côtés doivent correspondre au rapport du transformateur de puissance. Les petits déséquilibres peuvent être éliminés par le réglage des relais. Les déséquilibres importants provoquent des déclenchements intempestifs.
Conclusion
Le choix d'un transformateur de courant n'est pas compliqué, mais il nécessite une attention particulière aux détails. Le bon transformateur de courant pour une application est le mauvais transformateur de courant pour une autre. La première étape consiste à comprendre vos besoins spécifiques.
Commencez par l'application. Sachez ce que le transformateur de courant doit faire. Vérifiez ensuite les paramètres - rapport, charge, classe de précision. Tenez compte de l'installation physique. Évitez les erreurs courantes.
Faites-le, et le transformateur de courant durera probablement plus longtemps que tout le reste du panneau. Ignorez les détails et les problèmes finiront par apparaître.
Pour les ingénieurs qui sont régulièrement confrontés à ces décisions, l'élaboration d'une approche systématique permet de gagner du temps et d'éviter les maux de tête. Les quelques minutes passées à vérifier les chiffres à l'avance ne sont rien comparées au coût d'un transformateur de courant mal utilisé.
FAQ
Puis-je utiliser le même transformateur de courant pour le comptage et la protection ?
Cela dépend de la conception du transformateur de courant. Certains transformateurs de courant ont deux noyaux - l'un pour le comptage, l'autre pour la protection - dans un seul boîtier. Un transformateur de courant à un seul noyau optimisé pour le comptage risque de saturer dans des conditions de défaut et de ne pas bien servir la protection. Vérifiez la plaque signalétique avant de connecter les deux fonctions au même noyau.
Que se passe-t-il si la charge connectée dépasse la capacité du transformateur de courant ?
La précision se dégrade. Le transformateur de courant peut saturer à des courants plus faibles que prévu. Pour le comptage, les erreurs augmentent. Pour la protection, le transformateur de courant peut ne pas reproduire les courants de défaut avec suffisamment de précision pour que les relais fonctionnent correctement.
Comment savoir si un transformateur de courant est adapté à la détection des défauts à la terre ?
La détection des défauts à la terre nécessite une sensibilité aux petits courants de déséquilibre. Recherchez des transformateurs de courant spécialement conçus pour les applications homopolaires, avec un rapport approprié et un faible courant d'excitation. Un transformateur de courant de phase standard n'a généralement pas la sensibilité nécessaire pour la détection des défauts à la terre.
