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Contact CG Power Systems Belgium NV Distribution Transformer Division Antwerpsesteenweg 167 B-2800 Mechelen, Belgium T +32 15 283 333 - F +32 15 283 300
CG Power Systems Ireland Limited Distribution Transformer Division Dublin Road, Cavan, IrelandT +353 49 433 1588 - F +353 49 433 2053
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Transformateurs de distribution
CG Power Systems Belgium NV Distribution Transformer Division Antwerpsesteenweg 167 B-2800 Mechelen, Belgium T +32 15 283 333 - F +32 15 283 300
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IrelandCG Power Systems Ireland Ltd.
BelgiumCG Power Systems Belgium NV
Les unites de fabrication de CG Power Systems Transformateurs de Distribution sont situées à Mechelen (Belgique) et Cavan (Irlande).
La gamme de produits inclut:
> Transformateurs Bio-SLIM®
> Transformateurs SLIM®
> Transformateurs de distribution auto-protégés > Transformateurs de distribution Steepwave > Transformateurs de distribution métal amorphe > Transformateurs triphasés de type poteau/cabine > Transformateurs triphasé immergés > Transformateurs monophasés > Sous-Stations compactes > Unités padmount
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Le transformateur est composé de deux unités actives : le noyau magnétique et les enroulements. En terme de métier, dans l‘industrie des transformateurs, la dénomination « partie active » signifie généralement l’ensemble du noyau et des enroulements. La partie passive, dans le cas de transformateurs immergés, est leur système de refroidissement. Il comprend d‘une part le liquide de refroidissement (de l’huile minérale, du liquide silicone ou des esters synthétiques ou naturels) et d‘autre part la cuve.
L’âme du transformateur le noyau magnétique
Le noyau magnétique est optimisé, tant pour la découpe des tôles que pour le matériau utilisé, en fonction des caractéristiques à vide spécifiées et du niveau de bruit imposé. Une rationalisation extrême de la forme ainsi que du système de serrage permet à CG Power Systems de produire un noyau aux dimensions et aux pertes à vide réduites. Le résultat de cette démarche est une utilisation optimale de matériaux et d’énergie dont bénéficient l’environnement, le consommateur et aussi le constructeur.
Le noyau magnétique doit être construit de telle sorte que les pertes par hystérésis ou courants de Foucault soient réduites au minimum. Ceci est obtenu en utilisant des feuillards en acier au silicium, un acier doux spécial contenant 3,5 % de silice, à faible hystérésis et à la résistivité élevée. La dissipation de puissance réactive peut être réduite si l’on diminue autant que possible l’induction en minimisant la distance (gap) entre les colonnes et les culasses.
Matériaux
Le noyau est réalisé en tôles en silicium magnétiques très fines à cristaux orientés, laminées à froid. Le noyau des transformateurs à pertes à vide normales est réalisé en tôles magnétiques classiques, la tôle CGO (Conventional Grain-Oriented), tandis qu‘une tôle de qualité supérieure, la tôle HiB (à haute perméabilité), généra-lement affinée par domaine (p.ex. traitée au laser), est utilisée pour les transforma-teurs à pertes à vide réduites. Les épaisseurs de ces tôles sont de 0,23 à 0.35 mm. Des pertes à vide extrêmement réduites sont obtenues en utilisant exclusivement des noyaux enroulés constitués de tôles en métal amorphe. Ce ruban de métal présente des caractéristiques très spécifiques - ainsi son épaisseur qui ne dépasse pas 0,025 mm - et nécessite donc une conception appropriée pour une utilisation exclusive dans les noyaux enroulés.
Construction d’un transformateur de distribution
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Le noyau, caractéristiques principales :
> La coupe des extrémités des tôles du noyau, selon un angle de 45°, permet un écoulement optimal du flux magnétique
> Le concept de la section centrale ovale a pour conséquence d’optimiser la section du noyau
> La méthode d’empilage multiple (“step-lap stacking pattern”) des tôles du noyau permet de réduire le niveau du bruit
> Le choix des tôles magnétiques est déterminé par le niveau spécifié des pertes à vide
> La simplicité de la construction du support et du serrage du noyau contribue à un design compact.
Découpe et méthode d’empilage des tôles du noyau
L’optimisation de la coupe et de l’empilage des tôles permet d’obtenir un minimum de perturbations du flux magnétique au niveau des passages de la colonne vers la culasse.Les tôles sont coupées sous un angle de 45°, ce qui permet au flux magnétique de s’écouler au maximum dans le sens du laminage, qui est la trajectoire privilégiée du flux tout en ayant les pertes les plus limitées possibles. La méthode de chevau-chement des empilages des tôles peut être simple ou multiple. La méthode d’empilage multiple ou step-lap présente des avantages supplémen-taires en limitant le courant à vide et le niveau du bruit. Comme cette technique de production est un peu plus complexe, les noyaux step-lap sont fabriqués de préférence par des machines de coupe et d’empilage complètement automatiques.
Forme de la section du noyau
La grande majorité des transformateurs de distribution construits par CG Power Systems ont un noyau de section ovale. Pour ce faire, la section circulaire tradi-tionnelle du noyau assemblée en gradin est complétée par une section centrale rectangulaire. Une grande flexibilité est ainsi donnée aux concepteurs, leur donnant la possibilité de construire, pour chaque projet, la section idéale du noyau, et cela, tout en maintenant une standardisation poussée des matériaux et de leurs dimen-sions. Cette méthode combine les bénéfices d‘une section de noyau rectangulaire (simplicité de fabrication) avec ceux d‘une section de noyau circulaire (résistance excellente aux court-circuit des enroulements).
Système de serrage
En utilisant des presse-culasses simples (flasque), en métal profilé et des bandes de serrage métalliques, CG Power Systems a rendu inutiles la fixation des culasses par boulons de serrage (qui perturbent le flux magnétique) et l’utilisation de tirants entre la culasse supérieure et la culasse inférieure (qui nécessitent des cuves plus importantes).
Le noyau magnétique
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Construction d’un transformateur de distributionLes enroulements
Les enroulements basse tension
Les enroulements basse tension de transformateurs de distribution sont généra-lement constitués de conducteurs en formes de bandes de cuivre ou d‘aluminium (feuillard). L‘avantage du feuillard est que dans le cas d‘une éventuelle dissymétrie des ampères-tours survenant dans l‘enroulement HT, celle-ci est automatiquement compensée dans le feuillard BT par une circulation de courant interne de valeur adéquate. Cela réduit ainsi, de façon minimale, les forces axiales qui se manifestent en cas de court-circuit (jusqu‘à près de 10 % des forces apparaissant dans les enroule-ments classiques), ce qui permet une simplification considérable de la fabrication du système de support axial.
Le design est adapté aux caractéristiques thermiques, électriques et chimiques de chaque type de conducteur, de sorte que les deux versions possibles - cuivre ou aluminium - sont de qualité et de rendement équivalents.
Entre deux spires, n‘apparaît une tension maximale que de quelques dizaines de volts. Ainsi, l‘isolation nécessaire entre les spires (feuillards) peut se limiter à une ou deux feuilles de papier kraft fin ou de Nomex® (1). En conformité avec les spécifications, ce papier peut-être enduit en surface d‘une résine époxy thermodur-cissable adhésive qui se polymérisera lors du processus de séchage.
Les matériaux isolants entre les parties basse et haute tension sont bobinés direc-tement sur l‘enroulement en feuillard basse tension, faisant ainsi partie intégrante de l‘ensemble. Cette technique renforce la capacité du transformateur à supporter les court-circuit.
Les autres avantages des enroulements en feuillard sont :
> Mise en place grandement simplifiée des canaux de refroidissement; > Distribution plus homogène de la chaleur sur la hauteur du feuillard; > Les techniques de bobinage semi-automatique sont applicables.
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L’enroulement haute tension
L’enroulement haute tension est pratiquement toujours un enroulement en couches longues. Le conducteur en cuivre ou en aluminium comprend un ou plusieurs fils de section ronde ou rectangulaire, émaillés ou guipés avec du papier isolant ou du Nomex® (1).
L’isolation entre les couches est assurée par du papier kraft imprégné à la résine ou par du Nomex® (1). La résine époxy adhésive spéciale, enduite en motifs gaufrés à losange sur le papier isolant, durcit pendant le séchage, liant les enroulements en un seul bloc tout en gardant des canaux pour l’imprégnation d’huile.
L’enroulement haute tension est bobiné directement sur l’enroulement basse tension, y incluant la structure isolante entre BT/HT, ce qui assure une solidité mécanique excellente, une rigidité et une compacité maximales.
La solidité mécanique est essentielle car de très importantes forces de répulsion radiales se manifestent en cas de court-circuit. L’effet mécanique de ces forces est moins important dans des enroulements circulaires puisqu’ils ont la forme idéale pour compenser les forces radiales. En revanche, dans les enroulements à section rectangulaire, il sera plus important. CG Power Systems a développé un concept unique de noyaux et d’enroulements ovales (voir l’illustration ci-dessus). Cette méthode associe les bénéfices d’une section de noyau rectangulaire (simplicité de fabrication) avec ceux d’une section de noyau circulaire (résistance excellente des enroulements aux court-circuit).
(1) Nomex® est un procédé d’isolation à haute température utilisé dans les transformateurs de ligne
ignifugés SLIM® et Bio-SLIM® conformes à la norme IEC 60076-14.
Avantages principaux d’un enroulement en couches :
> Il s’agit d’un enroulement simple permettant le bobinage en continu et semi-automatique
> La propagation de surtension transitoire dans l’enroulement est facilement calculable et contrôlable
> Les canaux axiaux de refroidissement sont de conception simple et faciles à mettre en place
> Les prises de réglage sont mises en place à tout endroit entre les dif-férentes couches.
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Construction d’un transformateur de distributionLa partie active
Le montage du noyau et des enroulements en «partie active» peut se dérouler selon deux procédures différentes :
Lorsque les enroulements sont réalisés sur un mandrin, ils sont transférés, avec les noyaux en forme de E, de leurs ateliers respectifs vers le département d‘assem-blage. Là, ils sont glissés sur les colonnes du noyau. Le circuit magnétique est ensuite fermé par entrelacement des feuillards de la culasse supérieure avec les feuillards des colonnes du noyau.
Lorsque les enroulements sont directement bobinés sur le noyau (gamme typique <1000 kVA), les trois colonnes du noyau sont positionnées sur une table bascu-lante. Les culasses, supérieure et inférieure, sont alors insérées de la même façon et avec la même précision que ci-dessus.
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Les isolateurs de traversée sont montés sur le couvercle, qui est alors assemblé sur la «partie active». Ensuite, toutes les connexions sont faites entre les enroulements et les isolateurs. Les systèmes de connexion sont robustes et choisis de façon à garantir un transfert solide et de basse résistance entre les matériaux conducteurs.
Les transformateurs sont souvent équipés d’un commutateur hors tension (OCTC). Celui-ci permet d’augmenter ou de diminuer le nombre de spires lorsque le transformateur est hors tension. Le but est de corriger une tension d’alimentation instable en changeant de prise, afin de maintenir la valeur nominale de la basse tension en sortie.
Le commutateur hors tension est toujours monté du côté de la haute tension du transformateur puisque le courant y est le plus faible. Dans le cas de transforma-teurs à double haute tension, il est nécessaire d’intégrer un autre commutateur inverseur pour changer de tension. Les commutateurs de réglage et commutateurs inverseurs sont commandés soit par câble soit par axe fixe.
Les rapports de transformation de la «partie active» sont ensuite testés. L‘assem-blage est séché dans une étuve pendant un temps spécifique afin d‘évaporer l‘humidité des matériaux d’isolation. Le temps de séchage dépend de la quantité des matériaux d’isolation, elle-même fonction de la puissance du transformateur et des tensions.
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Construction d’un transformateur de distributionLa cuve
Construction
La grande majorité des cuves des transformateurs de distribution est fabriquée avec des ailettes de refroidissement. Comme pour des radiateurs, les ailettes ont pour but d‘augmenter la surface de contact de la cuve avec l‘air de refroidissement. Toutefois, dans des design hermétiquement fermés, les ailettes offrent une certaine latitude au niveau de la dilatation et de la contraction du liquide lors des cycles d‘échauffement et de refroidissement, suite à la charge et à la température am-biante. Ainsi, la cuve permet un remplissage intégral et une fermeture hermétique. Ce procédé présente indiscutablement des avantages au niveau de la prolongation de la durée de vie et de la réduction de l‘entretien du transformateur.
Exceptionnellement, par exemple, en cas de faibles puissances et de limitations dimensionnelles très contraignantes, la faible dimension empêche les ailettes de remplir leur fonction, et le type à remplissage intégral est remplacé par celui à matelas de gaz pour compenser la dilatation du liquide. Ce matelas de gaz garde la pression interne dans les normes autorisées par les spécifications de la cuve. De temps à autre, certains clients choisissent l‘option d‘un conservateur d‘huile monté sur le couvercle de la cuve du transformateur. Ce conservateur fonctionne comme un vase d‘expansion qui permet de résorber les variations du volume de liquide de refroidissement dues à son échauffement. Le conservateur est équipé d‘un indicateur de niveau, d‘un évent et d‘un sécheur d‘air. Ainsi, seul de l‘air sec peut entrer en contact avec le liquide de refroidissement et ce, seulement sous pression atmosphérique. Si le sécheur d’air est insuffisamment entretenu, il peut devenir moins efficace et l’air humide peut entrer en contact avec le liquide de refroidisse-ment.
Fonctions de la cuve : > Réservoir du liquide de refroidissement et d’isolation > Surface de refroidissement pour dissiper la chaleur des pertes > Enveloppe de sécurité mise à la terre protective > Blindage contre l’émission de champs magnétiques générés par le
courant circulant dans les conducteurs.
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Les transformateurs hermétiques présentent indiscutablement des avantages par rapport aux transformateurs équipés d’un conservateur :
> Pas de contact entre le liquide isolant et l’air : ce qui maintient la caractéristique diélectrique du liquide
> Moins d’entretien : par exemple pas de contrôle du sécheur d’air, pas de suivi de présence d‘eau dans l‘huile, ...)
> Ils sont plus économiques > Volume réduit et davantage d’espace pour les connexions dans des installations
compactes > Dispositifs de sécurité plus simples que ceux équipant les transformateurs à
conservateur.
Construction
Le fond, le cadre supérieur, les parois avec ailettes et les parois plates sont assemblées sur un bâti de soudage rotatif puis soudés ensemble. L‘ingéniosité de nos concepteurs, le savoir-faire de soudeurs hautement qualifiés, la ténacité des matériaux utilisés, les tests de fuite individuels, effectués au cours de la fabrication ainsi que les tests de fatigue de modèles courants se combinent pour garantir une qualité de nos cuves sans fuites.
Refroidissement
Dans les transformateurs, des pertes sont générées par effet Joule, par hystérésis et par courants de Foucault. Ce qui entraîne une augmentation de la température des enroulements et du noyau. La valeur d‘équilibre de la température est atteinte lorsque, dans un même laps de temps, la quantité de chaleur produite équivaut à celle qui est évacuée.Le refroidissement est optimisé en fonction de la température maximale autorisée par l‘isolation et de la chaleur totale à évacuer, elle-même dépendante du niveau des pertes du transformateur.
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La cuve Construction d’un transformateur de distribution
Traitement de surface et peinture de la cuve
Après avoir été soudées, les cuves sont grenaillées afin d’éliminer toute la cala-mine, les graisses et autres impuretés préparant ainsi la surface pour que la peinture adhère parfaitement. De la peinture séchant à l’air est alors appliquée selon des techniques de pistolage ou de flottation. L’application électrostatique de peintures en poudre constitue une technique alternative utilisée principalement pour les couvercles de cuves et les boîtes à câbles, et également dans certaines usines CG, pour des cuves entières. Cette technique nécessite un décapage chimique préalable à l’application de la poudre.
Dans les deux cas, l’épaisseur totale des différentes couches de peinture (minimum 100 microns) garantit une protection efficace contre la corrosion. ce qui s’avère souvent nécessaire quand il s’agit de transformateurs de type poteau ou de ceux qui sont montés sur une plate-forme et sont exposés, en permanence et sans aucune protection, aux rigueurs climatiques. La galvanisation est également indiquée quand le transformateur est installé dans un environnement industriel fortement pollué. À la demande du client, les cuves peuvent être galvanisées.
La couleur standard est RAL 7033 (vert) ou bleue pour la ligne Bio-SLIM®.
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Ligne de peinture à la pointe de la technologie
Notre usine d‘Irlande est équipée d‘une installation de peinture ultramoderne où les techniques de triphosphatation, de cataphorèse et d‘application tribostatique de poudre sont appliquées Cette combinaison de techniques de traitement de surface est l‘une des plus avancées du secteur. La qualité de ce traitement est comparable à celle des peintures requise par l‘industrie automobile pour les carrosseries de voiture modernes. Des essais effectués par des laboratoires indépendants ont démontré, qu‘après ce traitement, les cuves supportaient sans problème le test du brouillard salin de 2000 heures, en conformité avec les normes internationales en vigueur.
L’équipement standard des cuves comporte :
> Les œillets d’amarrage sur le cadre supérieur pour fixer le transformateur lors du transport
> Les anneaux de levage sur le couvercle pour soulever le transformateur entier et/ou uniquement la partie active
> Le châssis soudé avec galets de roulement pour les déplacements dans deux directions perpendiculaires (base de roulement)
> L’orifice de remplissage sur le couvercle (peut aussi servir pour le montage d’une soupape de surpression)
> Les bornes de mise à la terre sur le couvercle et le fond de la cuve ou le châssis > Le doigt de gant prévu pour recevoir un thermomètre, soudé sur le couvercle et
remplit d’huile > La vanne de vidange soudée en dessous de la cuve (convient également pour la
prise d’échantillons d’huile)
Il est possible de compléter cet équipement de base avec d’autres dispositifs de contrôle et de sécurité.
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Finition et essais Construction d’un transformateur de distribution
Mise en cuve de la partie active
Après séchage complet dans l‘étuve, la «partie active» subit un dernier contrôle de qualité complet avant d’être placée dans la cuve. Le couvercle est ensuite boulonné ou soudé sur le cadre supérieur, en fonction des desideratas du client. Les deux techniques de fixation sont équivalentes. Nous conseillons une exécution soudée pour les transformateurs remplis de silicone, alors que nous n‘avons pas de préfé-rence dans le cas d‘autres liquides.
Remplissage
Les transformateurs sont remplis sous un vide profond dans une cloche sous vide avec du liquide prétraité (filtré, séché et dégazé). Cette technique garantit une imprégnation optimale des matériaux d’isolation par le liquide réfrigérant de telle sorte que la structure isolante acquiert une rigidité diélectrique maximale. La plupart des transformateurs sont remplis avec de l’huile minérale standard conforme aux recommandations de la norme CEI 60296. Dans certains cas, les transformateurs sont remplis de liquide silicone (suivant la norme CEI 60836) ou d’esters organiques synthétiques (suivant la norme CEI 61099) Ce liquide, très pur, sert à la fois de liquide de refroidissement et de moyen d’isolation.
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Montage des dispositifs de protection
Les instruments de protection ainsi que les autres accessoires sont installés sur le transformateur après les essais de routine. Le transformateur subit alors une dernière inspection générale. Une plaque signalétique est ensuite fixée à la cuve. Le transformateur est maintenant prêt pour l‘emballage et le transport.
Emballage et transport
Quand le transport se fait par la route, des poutres en bois sont attachées aux deux profils en U de la base de roulement ou du châssis. Elles permettent de fixer le transformateur sur le plateau du camion. Le transport par conteneur se fait suivant une procédure similaire. À la demande express du client - souvent en cas de trans-port maritime - les transformateurs sont placés dans des caisses en bois solides.
Essais
Chaque transformateur est soumis à une série de mesures de routine et de tests au banc d’essai. > Mesure de rapports de transformation.
> Vérification du couplage.
> Mesure de la résistance des enroulements haute et basse tension.
> Essai diélectrique par tension appliquée pendant une minute sur l‘(es)enroulement(s) haute et basse tension (1 minute à la tension de tenue nominale et à la fréquence nominale). L‘essai est aussi connu sous l‘appellation „essai de surtension appliquée“ dont le but est de vérifier l’isolation de chaque enroulement par rapport au reste du transformateur.
> Essai de tension double induite via l‘enroulement basse tension (pendant 1 minute au double de la tension et de la fréquence nominale). L‘essai est aussi connu sous l‘appellation „essai de surtension induit“ dont le but est de vérifier l’isolation interne de chaque enroulement (spire par spire et couche par couche).
> Mesure des pertes à vide et du courant à vide.
> Mesures des pertes dues à la charge et de la tension de court-circuit avec le commutateur hors-tension en position nominale.
> Mesure de la résistance d’isolation entre haute tension, basse tension et cuve (test Megger)
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Une gamme complète de produits
CG Power Systems fabrique également des transformateurs spéciaux à usage industriel, en plus de la gamme de transformateurs standards de distribution. Ces modèles aux caractéristiques électriques et/ou mécaniques hors normes, sont le résultat de développements avancés de produits basés sur l’écoute permanente et l’évaluation par nos soins des différents besoins de notre clientèle dans divers segments de marché. Dans certains cas, des exigences spécifiques de clients ont mené à des développements de produits sur mesure.
Types de transformateurs particuliers
Voici une liste non-exhaustive des transformateurs de distribution spéciaux que la « business unit » DT de CG Power Systems propose dans sa gamme de transfor-mateurs de distribution spéciaux : > transformateurs monophasés (utilisés principalement aux États-Unis, en Irlande
et au Royaume-Uni) > transformateurs bi-tension > transformateurs à noyau en métal amorphe (Amorphous Metal Distribution
Transformer (AMDT) > transformateurs « steep-wave » > sous-stations compactes > transformateurs à trois enroulements > auto-transformateurs > transformateurs pour convertisseurs statiques > transformateurs élévateurs (alimentation par générateurs) > transformateurs de mise à la terre > sous-stations avec boîte à câbles et connexions pour RMU (Ring Main Units) > transformateurs déphaseurs (« phase-shifters ») > transformateurs monophasés et triphasés > transformateurs équipés de boîtes à câbles spéciales (à l’air ou à l’huile) > transformateurs avec refroidissement à circulation forcée (par ventilateurs et/ou
échangeur de chaleur) > transformateurs avec équipement de protection intégré (fusibles) et de décon-
nexion (conforme à la norme CEI 60076-13) > transformateurs SLIM® et Bio-SLIM® (transformateurs très compacts avec
isolation à haute température) conformes à la norme CEI 60076-14 > transformateurs Small Power (jusqu‘à 30 MVA)
N’hésitez pas à nous contacter pour plus d’informations sur notre gamme de transformateurs de distribu-tion standards et spéciaux.
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Le choix économique des transformateurs
Bien que les transformateurs soient des machines électriques à haut rendement (>99%), des pertes sont néanmoins inévitables au cours de leur longue durée de vie. Ces pertes sont divisées en pertes à vide et pertes dues à la charge. Ces pertes sont converties en chaleur, qui doit être évacuée en exploitation.
Pertes à vide (P0) ou pertes dans le fer (PFe)
Dans le matériau du noyau, apparaissent des pertes à vide par hystérésis et par courants de Foucault. Elles sont présentes en permanence dès que le transforma-teur est mis sous tension (soit 8.760 heures par an). Les pertes par hystérésis sont proportionnelles à la fréquence et à la valeur de l’induction. Les pertes par courants de Foucault sont proportionnelles à la fréquence et à l’amplitude de l’induction mais aussi principalement à l’épaisseur de l’acier magnétique.
Pertes dues à la charge (Pk) ou pertes cuivre (PCu)
Des pertes dues à la charge apparaissent dans les enroulements, les connexions et la cuve. Elles sont causées par effet Joule (pertes ohmiques), par les courants de Foucault et par les flux de fuite. Les pertes ohmiques sont égales au carré de l’intensité du courant, multiplié par la résistance des enroulements. Les pertes sont proportionnelles au carré de la charge. Le constructeur est en mesure d’augmenter ou de diminuer ces pertes jusqu’à certaines limites, en jouant sur la quantité et/ou le choix de matériaux plus coûteux, influençant le prix du transformateur. Toutefois, la consommation d’énergie, et ainsi, les frais d’exploitation, seront moindres. Pour comparer de façon économiquement pertinente des transformateurs à différents niveaux de pertes, il est nécessaire de prendre en compte le coût de l’énergie relatif à ces pertes. En d’autres termes, celles-ci sont capitalisées en utilisant des “valeurs de capitalisation”, exprimées en unités monétaire par Watt, qui nous sont communiquées par le client. Les valeurs de capitalisation des pertes à vide (CP0) sont nettement plus élevées que celles des pertes dues à la charge (CPk), étant donné que les pertes à vide sont présentes en permanence.
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Le «coût total d’exploitation»
Le coût total d’exploitation (T.O.C.) d’un transformateur peut être représenté par la formule suivante :
T.O.C. = prix d’achat + (P0*KP0) + (Pk*KPk)
Il est possible, le cas échéant, d‘ajouter à cette formule les coûts d‘installation et d‘entretien. Le transformateur dont le coût total d‘exploitation est le plus bas, constitue évidemment le meilleur choix économique à long terme. Lorsque le client indique des valeurs de capitalisation dans sa demande de prix, le niveau optimal des pertes est calculé dans notre département de design grâce à un logiciel développé spécialement à cet effet. Il est donc plus économique de remplacer les anciens transformateurs, dont le niveau des pertes à vide est important, par une nouvelle génération de transfor-mateurs, dont les pertes réduites permettent, après seulement quelques années, d‘avoir un retour sur investissement conséquent. Si les pertes à vide sont fortement capitalisées, les transformateurs à noyau en métal amorphe constituent une alternative intéressante. Ces pertes sont réduites de 75 % par rapport à celles d’un transformateur à noyau en tôle magnétique classique.
Coût total d’exploitation T.O.C. = prix d’achat + (P0*KP0) + (Pk*KPk)
T.O.C. = « Total Owning Cost » ou coût total d’exploitationP0 = pertes à vide garanties (Watt)Pk = pertes dues à la charge garanties (Watt)CP0 = niveau de capitalisation des pertes à vide indiqué par le client (euro/Watt)CPk = niveau de capitalisation des pertes dues à la charge indiqué par le client (euro/Watt)
Ce tableau illustre clairement que le prix d’achat le plus bas ne reflète pas néces-sairement la meilleure alternative économique.
Évaluation économique de deux transformateurs, chacun avec une puissance nominale de 630 kVA mais avec des niveaux de pertes différents.
Tr. 1 630 kVA P0 = 870 Watt Pk = 5,750 Watt KP0 = 4.25 euro/Watt Tr. 2 630 kVA P0 = 1,150 Watt Pk = 8,400 Watt KPk = 1.15 euro/Watt
P0 Watt
Pk Watt
Prix euro
P0*KP0 euo
Pk*KPk euro
T.O.C.euro
Tr. 1 870 5,750 7,550 3,698 6,613 17,861
Tr. 2 1,150 8,400 7,000 4,888 9,660 21,548
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Les transformateurs et l’aspect environnemental
Dans notre société moderne, l’impact négatif de la technologie sur l’Homme et son environnement devient de plus en plus important. Les influences potentiellement contraignantes des transformateurs se situent notamment au niveau :
> De la nuisance sonore. > De la pollution du sol (par écoulement de l’huile en cas de fuites). > De l‘utilisation de PCB (polychlorobiphényles) dans les liquides réfrigérants. > Des champs magnétiques : dont l’influence sur l’Homme les animaux et les
instruments n’est pas encore connue avec certitude. > Pertes d‘énergie dans les transformateurs : Des pertes d’énergie qui nécessitent
une augmentation de la production d’énergie, et par conséquent une augmenta-tion des émissions de gaz nocifs de combustion.
> De l’implantation gênante des transformateurs et des sous-stations dans l’envi-ronnement, sans considération de l‘impact sur le paysage.
> Protection des personnes et de l‘environnement.
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Transformateurs à niveau sonore réduit
Actuellement dans plusieurs pays, tant en zone rurale qu’en zone urbaine, les exi-gences en matière de niveau sonore pour les transformateurs sont très strictes. La principale source du bruit produit par le transformateur de distribution provient de la magnétisation des tôles du noyau, et dans une moindre mesure, des vibrations des enroulements.
CG Power Systems utilise plusieurs techniques pour réduire fortement le niveau sonore : la diminution de l’induction dans le noyau, l’assemblage des tôles du noyau (par exemple la méthode “step-lap”), un procédé de serrage adéquat, l’utili-sation de cuves à basse résonance, etc. CG Power Systems est ainsi en mesure de fabriquer des transformateurs dont le niveau sonore est extrêmement bas, jusqu’à ce que nous appelons le « niveau de chuchotement ». Ainsi CG a construit une série de transformateurs de 630 kVA, dont le niveau sonore ne dépasse pas les 30 dB(A) de pression acoustique mesurée à une distance d’un mètre. CG Power Systems a également effectué un travail de pionnier en matière de mesure du bruit généré par les transformateurs et cette méthode, aujourd’hui reconnue, est décrite dans la norme de mesure de l’intensité acoustique CEI 60076-10.
La technique d’intensité acoustique permet de déterminer précisément le niveau de bruit produit par le transformateur, en éliminant non seulement les perturbations causées par le “champ proche”, mais encore tout bruit de fond qui serait supérieur au niveau sonore du transformateur. Outre ce type d’analyse, les laboratoires de CG Power Systems sont en mesure d’effectuer des tests de vibrations et de résonance. Cette méthode simplifie considérablement la mesure acoustique et les procédés d’évaluation, d’autant plus qu’elle permet de faire une analyse de fréquence.
Tableau de référence dB(A)
20 bruissement des feuilles
30 chuchotement
40 bibliothèque
60 discussion normale
70 trafic routier
100 hall d’usine
120 concert de rock
130 seuil de douleur
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Aspects environnementaux
L‘importance de cuves sans fuite et liquides réfrigérants re-spectueux de l’environnement Une fuite accidentelle de la cuve libère du liquide isolant qui peut polluer le sol. Les risques d‘incendie ne sont pas non plus à exclure en présence d‘un arc électrique. La classification „WGK“ (Wassergefährdungsklasse) d‘un liquide par le département de l‘environnement de l‘Allemagne Fédérale (Umweltbundesamt) détermine dans quelle mesure ce liquide présente un danger pour les eaux de surface et la nappe phréatique. Cette classification est basée sur les spécifications de biodégradation des liquides. La plupart des huiles minérales et des liquides silicones appartiennent à la classe WGK 1 ou 2 ; seules, les esters entièrement biodégradables, appartiennent à la classe „ non dangereuses pour l‘eau“ (“nwg”, précédemment WGK 0). En général, cette dernière classe est uniquement exigée si le transformateur est installé près d‘un lieu de captage d‘eau. Ce sont surtout les réglementations sur la prévention des incendies et des prescriptions en matière d‘assurance, qui imposent le choix de ces réfrigérants. Leur point d‘éclair plus élevé et la température d‘inflammation (classée K3 selon la norme IEC 61000) permettent d‘exploiter le transformateur sans exigences trop rigoureuses à l‘égard d‘installations sprinkler ou de gatte de récupération de liquide fuyant, réduisant ainsi les coûts d‘installation de façon significative.
En matière de PCB (polychlorobiphényles), CG Power Systems mène une politique stricte et systématique : le certificat d‘essai livré avec chaque transformateur in-dique que celui-ci ne contient pas de PCB décelable sous la limite de détection de 1 ppm (part par million). Aucune livraison d‘huile ou de retour de transformateur (par exemple pour révision) n‘est acceptée avant qu‘une analyse d‘un échantillon d‘huile n‘ait prouvé sans équivoque l‘absence de PCB.
Matériaux recyclables
L‘un des thèmes récurrents de la politique d‘entreprise de CG Power Systems est de réduire la consommation de matières premières au minimum. Les déchets de matériaux, générés par la production, sont collectés sélectivement pour être revendus sous forme de déchets. Le même principe est respecté lors du démontage d‘anciens transformateurs, effec-tué par des firmes spécialisées. Les transformateurs actuels de CG Power Systems sont conçus pour permettre un degré de recyclage optimal : plus de 90 % des matériaux utilisés sont aisément récupérables. Le choix des plus petits accessoires et pièces détachées tient également compte des contraintes environnementales.
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Compatibilité électromagnétique
Tous les conducteurs parcourus par un courant et toutes les machines produisent un champ électromagnétique pouvant perturber des appareils (p.ex. électroniques) sensibles. C‘est la raison pour laquelle on tend vers une compatibilité électro-magnétique (CEM) optimale des produits ; les appareils ne produisent plus de champs perturbant et leur fonctionnement n‘est pas gêné par des champs environ-nants. Les transformateurs immergés de CG Power Systems sont moins concernés par ce problème : car la cuve mise à la terre fait office de barrière naturelle au rayonnement électromagnétique, réduisant ce dernier a des valeurs négligeables.
Utilisation optimale des matières premières et des sources d‘énergies primaires
Grâce à une optimisation poussée, CG Power Systems réussit à construire des transformateurs très compacts et aux pertes réduites. Un transformateur actuel de 1.000 kVA n‘est pas plus encombrant qu‘un ancien transformateur de 630 kVA. Cette optimisation et rationalisation ont entraîné parallèlement de réelles écono-mies au niveau des matières premières (cuivre, aluminium, tôle magnétique, métal, etc.) et des liquides réfrigérants.
En proposant des transformateurs à pertes réduites, CG Power Systems contribue également à un environnement plus sûr et plus propre. En effet, pour alimenter un parc de transformateurs à pertes réduites, les producteurs doivent produire moins d‘électricité pour satisfaire aux mêmes besoins d‘énergie. Produire moins d‘électricité signifie réduire la consommation d‘énergies primaires (charbon, gaz, pétrole), et par conséquent, diminuer les émissions nocives de gaz de combustion, à l‘origine des pluies acides et de la destruction de la couche d‘ozone.
SLIM® et Bio-SLIM®: le nec-plus-ultra
Depuis 2001, CG Power Systems propose les transformateurs des gammes SLIM® et Bio-SLIM®. Ces transformateurs ultra compacts sont peu bruyants et aux pertes réduites tout en étant ignifugés, de caractéristiques bio et de meilleure fiabilité. Cela est dû en raison de liquides de classe K3 et d‘une isolation conforme à la norme CEI 60076-14 basée sur le procédé d‘isolation haute température NOMEX® de DuPont. La compacité implique également une utilisation minimaliste de maté-riaux et une empreinte ECO carbone réduite.Ce type de transformateurs est très prisé dans les segments de marché où la place est limitée et où la sécurité est primordiale (éoliennes, bâtiments, tunnels, métros, ...)
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Conception
Les transformateurs de CG Power Systems sont conçus selon les normes nationales et internationales les plus récentes telles que CEI, ANSI/IEEE, CEN/CENELEC, BS, DIN/VDE, NEMA, CSA et autres. Le département “Développement de Produits” est responsable de la gestion et de l’actualisation du fichier interne des normes. Ses ingénieurs jouent un rôle actif dans diverses commissions de normalisation internationales. Cela leur permet de suivre une veille technologique permanente sur les derniers développements des normes techniques.
Pour la plupart des marchés, CG Power Systems a développé des transformateurs standardisés, répondant aux exigences spécifiques de chacun de ces marchés. D’autres transformateurs sont fabriqués sur la base des spécifications de certains clients individuels importants comme des compagnies d’électricité, des installa-teurs électriques d’envergure et des entreprises industrielles lourdes. Une autre gamme de transformateurs, principalement dans le domaine des énergies renouve-lables, est fabriquée sur mesure afin de répondre pleinement aux attentes du client.
Cette démarche a permis à CG Power Systems d’automatiser à outrance, au niveau de la conception et de la construction des transformateurs, entraînant ainsi une meilleure compétitivité et des délais de livraison plus courts. Le degré élevé de satisfaction de la clientèle ainsi que les nombreuses qualifications obtenues après le suivi de procédures fort astreignantes illustrent le succès de la stratégie menée par CG Power Systems en matière de développement de produits.
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Logistique
La chaîne complexe des processus d‘approvisionnement, de la rédaction de l‘offre à la livraison finale, est gérée par le département logistique. Elle nécessite une organisation sans faille et une expérience de longue date, étant donné le caractère fortement international des affaires du Groupe CG Power Systems.
La qualité logistique s‘apprécie par des délais de livraison relativement courts, des livraisons ponctuelles et complètes ainsi qu‘un traitement correct et rapide des procédures administratives. Le développement soigné des réseaux et systèmes informatiques du Groupe se traduit par une circulation de grande efficacité et fiable de l‘information interne à travers les différentes divisions de CG Power Systems. La gestion des flux des matériaux se fait en flux tendu (« Just-In- Time ») concrétisé et optimisé au moyen de logiciels spécifiques, de systèmes de gestion automatisés, d‘entrepôts et d‘accords fermes conclus avec des fournisseurs agréés.
CG Power Systems livre des transformateurs à ses clients dans plus de 135 pays à travers le monde. Cela nécessite la présence de spécialistes, particulièrement compétents dans le domaine du transport et de la logistique multimodale. En plus de la complexité spécifique à des expéditions lointaines, des problèmes logistiques complexes peuvent survenir lorsque les transformateurs doivent être installés dans des lieux dont l’accès est difficile.
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Contrôle de qualité
Contrôle de qualité conforme ISO 9001 et basé sur l’auto-contrôle.Toutes les non-conformités relevées au cours du processus complet sont docu-mentées et une analyse des causes est effectuée.
Une évaluation AMDE fait partie intégrante depuis fin 2010 des évaluations de risques de qualité, tant pour la conception, que la production ou le produit. La conscience de la qualité se manifeste dans toutes les divisions de l’entreprise: R&D, Conception, Production, Contrôle de Qualité, Logistique et Services Généraux. En outre, le département des Ressources Humaines veille à la formation permanente de tous les collaborateurs en matière de contrôle et d’amélioration de la qualité.
Le système de qualité certifié selon la norme ISO 9001 n‘est qu‘une condition de base pour acquérir la qualité totale. Dans l‘organisation de CG Power Systems, à chaque stade de la conception et de la production, la qualité est suivie par un système d‘auto-contrôle.
Chaque poste de travail possède un descriptif des tâches à accomplir et des contrôles de qualité y afférant. Une pièce détachée n‘est livrée au poste de travail suivant que lorsque l‘opérateur a effectué toutes les procédures de contrôle et a approuvé la pièce. Des matériaux non-conformes sont ainsi éliminés immédiate-ment.
Chaque collaborateur contrôle sa propre fabrication et considère le poste de travail suivant comme „son client“. Le service de qualité assure le suivi des documents de contrôle et effectue lui-même des vérifications supplémentaires aux endroits straté-giques. Ce système permet de réagir rapidement en cas d‘erreur et de la corriger.
Les matériaux achetés auprès des fournisseurs agréés subissent un contrôle d‘entrée pouvant varier d‘une simple identification à un test approfondi dans le laboratoire physico-chimique. Il est clair que tous les fournisseurs de matières premières et de composants doivent respecter les normes ISO.
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Service à la clientèle
Grâce à l’apport de collaborateurs techniques, commerciaux et administratifs, cha-cune de ces équipes, multidisciplinaires, forme un ensemble équilibré et s’efforce de réaliser un seul et même objectif : fournir au client le bon produit, au moment requis et au meilleur prix.
Pour traiter rapidement et efficacement ces dossiers, une équipe de Service à la Clientèle est spécialisée dans le traitement de commandes spécifiques en termes d’exigence du client et/ou du degré de complexité des transformateurs. Une telle approche a pour ambition d’offrir au client une réactivité optimale et un échange d’informations rapide tout au long de la période contractuelle. L’équipe de service à la clientèle EMEA travaille en étroite collaboration avec les départements logistique, de planification, de production, de transport et de facturation, et d’après-vente des business units en Belgique et en Irlande afin de garantir le plus haut niveau de satisfaction de la clientèle.
Ventes
L’organisation commerciale du groupe CG Power Systems privilégie les relations directes entre le client et les entités du Groupe. Pour ce faire, un réseau d’agents spécialisés et de bureaux de vente et de représentation spécialisés, a été mis en place au niveau mondial, permettant de mieux connaître et comprendre les besoins locaux de la clientèle.
Service après-vente
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Service après-vente
Service après-vente
L‘organisation de CG Power Systems offre une vaste gamme de services d‘assistance aux clients après la livraison de leurs transformateurs, y compris :
> Service d’astreinte de 24 heures sur 24 avec des équipes disponibles en perma-nence pour des interventions urgentes, etc.
> Entretien et réparation des transformateurs, aussi bien sur site que dans nos ateliers.
> Prélèvement d‘échantillons d‘huile - pour l‘évaluation de sa qualité isolante- pour l‘analyse des gaz dissous- pour la détermination du taux de PCB (polychlorobiphényles).
> Séchage, dégazage et filtrage du liquide de refroidissement. > Livraison de pièces de rechange > Mise à disposition de transformateurs de rechange > Réalisation de travaux d‘adaptation tels que :
- modification des possibilités de raccordement (concernant p.ex. câblage inférieur ou supérieur)
- remplacement ou adaptation d‘accessoires tels que relais Buch-holz, indicateur de niveau magnétique d‘huile, relais de surpres-sion, etc
> Révision et remplacement du commutateur hors tension > Augmentation de la puissance d‘un transformateur par conversion au refroidis-
sement à circulation forcée (installation de ventilateurs, etc.) > Formation des équipes de maintenance des clients > Conseils relatifs à l‘exploitation et à l‘entretien des transformateurs
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1.1
2.1
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Dispositifs de protection
Les dispositifs de protection et de contrôle les plus fréquem-ment utilisés peuvent être divisés en sept groupes :
1. Protection thermique
1.1. Contrôle de la température du liquide de refroidissement > Thermomètre à cadran avec aiguille entraînée sans contact électrique > Thermomètre à cadran avec aiguille entraînée et 2 contacts inverseurs > Thermomètre déporté avec aiguille entraînée et 2 contacts inverseurs > Thermostat avec 1 ou 2 contacts inverseurs > Thermomètre de résistance PT100
1.2. Contrôle de la température de l’enroulement > Affichage de température d’enroulement avec aiguille entraînée et 2 contacts
inverseurs
2. Contrôle du niveau du liquide
2.1. Contrôle du niveau de liquide pour transformateur hermétique et à remplissage intégral
> Indicateur de niveau d’huile magnétique vertical
2.2. Contrôle du niveau de liquide pour transformateur hermétique à matelas d’air > Indicateur de niveau d’huile à flotteur > Capteur de niveau d’huile avec un contact et vanne d’échantillonnage de gaz
optionnelle
2.3. Contrôle du niveau du liquide pour transformateur à conservateur > Tube d’indicateur de niveau > Tube prismatique d’indicateur de niveau > Indicateur de niveau magnétique avec ou sans contacts
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4
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Traversées
Embrochables
3. Protection de surpression interne
> Soupape de surpression sans indication > Soupape de surpression avec signalement de fonctionnement > Relais de surpression avec 2 contacts inverseurs
4. Protection du liquide de refroidissement contre l’humidité
> Assécheur d’air au silicagel
5. Protections combinées
> Relais Buchholz avec 2 contacts normalement ouverts (NO) > Relais DGPT2 avec 4 contacts inverseurs
6. Protection contre les contacts physiques
> Traversées embrochables et connecteurs (modèle cône interne ou externe) > Boîtes à câbles standards ou spéciales
7. Protection contre les surtensions
> Éclateurs > Parafoudres
Pour une description plus détaillée, consultez notre département de communication marketing qui vous enverra la brochure séparée relative aux équipements de protection.
