Choisir entre un transformateur de tension inductif/électromagnétique (PT) et un transformateur de tension capacitif (CVT) est l'une des décisions les plus critiques en ingénierie des postes à haute tension.
Pour les applications de moyenne tension (jusqu'à 35kV), les PT inductifs moulés en résine ou immergés dans l'huile dominent en raison de leur construction simple et de leur faible contrainte diélectrique. Cependant, lorsque la tension du système atteint 110kV, 220kV et 500kV, le coût de la pile d'isolation pour les transformateurs inductifs augmente de façon exponentielle.
Comment un CVT divise la tension
Un CVT résout ce défi en divisant la tension de ligne jusqu'à une tension intermédiaire (généralement 10kV à 20kV) à l'aide d'une pile de condensateurs à diélectrique papier/polypropylène de haute qualité. L'unité électromagnétique intermédiaire abaisse ensuite cette tension à la sortie standard de 100V ou 110V.
PT et CVT en un coup d'œil
| Critère | TT inductif | CVT capacitif |
|---|---|---|
| Tension de réseau typique | 0,66–145 kV (résine jusqu'à 40,5 kV) | 110–765 kV |
| Classe de comptage | 0,1 / 0,2 / 0,5 | 0,2 / 0,5 |
| Réponse transitoire | Aucune énergie stockée ; reproduit la forme d'onde primaire | Légère erreur transitoire lors de chutes de tension brutales |
| Couplage PLC | Non disponible | 5 000–20 000 pF, fait aussi office de condensateur de couplage |
| Résonance ferromagnétique | Possible ; amortisseur requis | Risque plus faible ; amortisseur tout de même spécifié |
| Encombrement en THT | La pile d'isolation croît avec la tension | Pile de condensateurs, plus compacte par kV |
| Coût au-delà de 138 kV | Augmente fortement | Nettement plus économique |
Principaux critères de comparaison :
1. Précision et réponse transitoire : Les PT inductifs offrent une précision standard de classe 0,1 et 0,2S avec un retard de phase nul. Les CVT atteignent une précision de classe 0,2 pour le comptage en régime permanent, mais présentent un léger stockage d'énergie transitoire lors de chutes de tension brutales.
2. Communication par courants porteurs sur ligne électrique (PLC) : Les CVT présentent une capacitance élevée (généralement 5 000pF à 20 000pF), permettant d'injecter directement des signaux porteurs haute fréquence sur les lignes de transport à haute tension pour la protection et les liaisons vocales.
3. Risque de résonance ferromagnétique : Les PT inductifs peuvent subir une saturation du noyau lors des manœuvres de ligne ou de l'élimination de défauts non mis à la terre. Les PT et CVT modernes de PotentialTransformers.com intègrent des amortisseurs de résonance ferromagnétique électroniques ou passifs.
La résonance ferromagnétique est un phénomène de réseau, pas un défaut du transformateur : elle apparaît lorsqu'un noyau saturable résonne avec la capacité du réseau lors d'une manœuvre ou d'un défaut monophasé. Spécifiez un amortisseur pour les deux technologies et précisez dans le cahier des charges s'il est passif (résistance) ou électronique.
Choix selon le niveau de tension
| Niveau de tension | Technologie retenue | Pourquoi |
|---|---|---|
| ≤ 40,5 kV | TT inductif moulé en résine | Simple, compact, faible contrainte diélectrique — le CVT n'apporte aucun avantage économique |
| 66–145 kV | TT inductif (huile ou SF6) | Précision et réponse transitoire à coût d'isolation modéré |
| 220–500 kV | CVT | La pile de condensateurs coûte moins cher qu'une pile d'isolation et sert de coupleur PLC |
| 765 kV et au-delà | CVT | Le coût d'isolation d'un TT inductif devient prohibitif |
| Laboratoire ou GIS | TT inductif SF6 | Précision maximale et encombrement adapté aux appareillages sous gaz |
Conclusion : Pour 110kV et au-delà, lorsque la communication sur ligne est nécessaire, les CVT sont la norme industrielle. Pour le comptage en laboratoire à ultra-haute précision et les appareillages GIS compacts, les PT inductifs isolés au gaz SF6 restent idéaux.
Données à demander dans un appel d'offres
| Élément | TT inductif | CVT capacitif |
|---|---|---|
| Tension assignée et facteur de tension | Requis | Requis |
| Classe de précision et plage de charge | Requis | Requis |
| Niveau de DP et tension d'essai | Requis | Requis |
| Capacité et rapport de division | — | Requis |
| Méthode d'amortissement | Requis | Requis |
| Ligne de fuite / classe de pollution | Requis | Requis |
| Rapports d'essais de type | Requis | Requis |