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La sélection d’un transformateur pour un micro-réseau diffère de celle d’un projet de distribution ordinaire. Il doit supporter des panneaux photovoltaïques (PV), des systèmes de stockage d’énergie, des bornes de recharge pour véhicules électriques (EV) et d’autres équipements électroniques de puissance, avec un flux de puissance bidirectionnel et davantage d’harmoniques. Si le transformateur est trop petit, il risque de subir une surcharge et de déclencher une coupure. S’il est trop grand, il fonctionnera longtemps à charge légère, ce qui augmentera les pertes à vide et les coûts d’électricité. Les six points suivants expliquent la logique de sélection.
1. Puissance nominale : calculer d’abord la charge, puis envisager l’extension
Ne pas simplement additionner les puissances nominales de tous les équipements. Une formule courante est :
Charge calculée = Puissance installée totale
× Facteur de simultanéité ÷ Facteur de puissance
Le facteur de simultanéité est typiquement 0.5–0.7pour les bâtiments industriels classiques, 0.6–0.7pour les stations de recharge destinées aux véhicules particuliers, et 0.75–0.85destiné aux stations de recharge rapide pour camions lourds. Le facteur de puissance est généralement pris à 0,9. Une fois le résultat calculé, arrondir vers la capacité normalisée supérieure et prévoir une marge d’extension de 10 % à 20 % pour les futures bornes de recharge, modules photovoltaïques ou nouvelles charges.
Les normes de conception des micro-réseaux précisent également que la puissance du transformateur peut être choisie en fonction de la puissance d’échange continue maximale entre le micro-réseau et le réseau externe, et qu’il convient de privilégier les transformateurs à refroidissement naturel et à faibles pertes.
Les puissances nominales courantes peuvent servir de référence rapide : 630 kVA pour les petits systèmes photovoltaïques distribués, quelques bornes de recharge et une charge limitée ; 800 kVA pour les installations photovoltaïques-stockage-recharge au niveau d’un parc, les stations de recharge de taille moyenne et les centrales photovoltaïques centralisées classiques ; 1250 kVA pour la recharge ultra-rapide de camions lourds, les grands champs photovoltaïques ou les nœuds dotés de plans d’extension clairs. La charge à long terme devrait idéalement se situer entre 70 % et 85 %. Éviter toute surcharge prolongée ou tout fonctionnement prolongé en dessous de 50 %.
2. Tension et fréquence : s’aligner sur le réseau et les équipements côté source
Le niveau de tension dépend de la conditions de raccordement au réseau d’un côté et les paramètres de sortie des onduleurs photovoltaïques, du stockage d’énergie Et des chargeurs de l’autre côté.
Une configuration courante est 10 kV côté haute tension, 0,4 kV (380 V) côté basse tension, et 50 Hz . Si le PCS de stockage d’énergie a une sortie de 0,69 kV, le côté basse tension doit être choisi à 0,69 kV plutôt que d’imposer une configuration standard de 0,4 kV. Pour le groupe vectoriel, Dyn11 est couramment utilisé pour les transformateurs de distribution 10 kV/0,4 kV. Il atténue efficacement les harmoniques de rang trois et gère mieux les charges déséquilibrées, ce qui convient aux micro-réseaux comportant de nombreuses sources d’harmoniques.
3. Immergé dans l’huile ou à sec : vérifier d’abord les conditions de protection contre l’incendie
Il s’agit d’abord d’une question de conformité puis d’un enjeu de coûts et de performance.
Transformateurs à isolation sèche
Sans huile, ignifuges et antidéflagrants. Ils conviennent aux installations intérieures, sous-sols, zones fortement fréquentées ou soumises à des exigences strictes en matière de prévention incendie, telles que les complexes commerciaux, les hôpitaux, les centres de données et les stations de recharge souterraines. Leur coût initial est généralement 20 % à 30 % supérieur à celui des transformateurs immergés dans l’huile de même puissance nominale, mais, pour les projets intérieurs, la conformité aux normes incendie constitue une exigence impérative.
Transformateurs immergés dans l'huile
Économiques, excellente dissipation thermique et forte capacité de surcharge. Ils peuvent supporter une charge de 120 % pendant plusieurs heures sans déclenchement. Ils conviennent aux stations autonomes extérieures, espaces ouverts et exigences relativement assouplies en matière de protection contre l’incendie, telles que les centrales photovoltaïques au sol, les stations de recharge extérieures et les stations autonomes de renforcement du stockage d’énergie. Les modèles à haut rendement énergétique de classe 1, comme la série S22, présentent de faibles pertes à vide et offrent un avantage sur les coûts d’exploitation à long terme.
En résumé : type sec pour les lieux intérieurs à forte densité de population, type immergé dans l’huile pour les espaces extérieurs ouverts .
4. Pertes, élévation de température et tension d’impédance : privilégier le coût à long terme
Les transformateurs de micro-réseau fonctionnent souvent sur de longues périodes ; par conséquent, les pertes à vide et sous charge influencent directement la rentabilité du projet. Exiger que les produits respectent GB 20052 et accorder la priorité à la classe d’efficacité énergétique 1. Par exemple, un transformateur sec de 1000 kVA de classe 1 permet de réduire les pertes à vide d’environ 30 % par rapport à un modèle de classe 2. Le surcoût initial est généralement amorti en 3 à 5 ans grâce aux économies d’électricité.
Tension d’impédance pour les transformateurs de distribution conventionnels est généralement 4%–6%. Si plusieurs transformateurs fonctionnent en parallèle, l’écart de tension d’impédance ne doit pas dépasser 10 %. Les limites d’élévation de température doivent être conformes à la norme GB 1094.2 ; l’élévation de température des enroulements ne doit généralement pas excéder 65 K. Dans les environnements à haute température ou confinés, la dissipation thermique doit faire l’objet d’une vérification spécifique.
5. Adéquation avec les onduleurs photovoltaïques et les systèmes de stockage d’énergie (PCS)
Un transformateur de distribution ordinaire présente un flux de puissance unidirectionnel. Un transformateur de micro-réseau fait face à trois problèmes supplémentaires :
Premièrement, un flux de puissance bidirectionnel. Le sens de la puissance peut basculer des dizaines ou des centaines de fois par jour entre les phases de charge et de décharge. La résistance mécanique des enroulements doit tenir compte des chocs fréquents dans les deux sens, et non pas uniquement des normes classiques de distribution unidirectionnelle.
Deuxièmement, la tolérance aux harmoniques. Les onduleurs photovoltaïques et les convertisseurs de puissance pour stockage d’énergie (PCS) génèrent des harmoniques de rang 3, 5 et 7, provoquant des pertes supplémentaires dans les enroulements et un échauffement localisé. Le facteur K du transformateur ne doit pas être inférieur à K4 ; dans les scénarios comportant des commutations haute fréquence, un facteur K13 peut être requis. L’impédance de court-circuit doit être coordonnée avec les fabricants de PCS et d’onduleurs afin d’éviter les résonances.
Troisièmement, une marge de surcharge réservée pour le stockage d’énergie. Les transformateurs destinés au stockage d’énergie sont généralement conçus pour une décharge continue d’une heure. Leur capacité de surcharge à court terme doit comporter une marge suffisante ; il ne faut pas les dimensionner de façon strictement un-à-un uniquement sur la base de la puissance nominale du PCS.
6. Paramètres techniques à soumettre avant l’achat
Avant de demander des devis, fournissez autant que possible les paramètres suivants :
Paramètres de base
- Puissance nominale (kVA), tension nominale haute/basse tension (kV), fréquence (Hz), nombre de phases, groupe vectoriel (ex. : Dyn11).
Performance
- Pertes à vide (kW), pertes en charge (kW), impédance de court-circuit (%), limite d’élévation de température (K), classe d’isolement, décharges partielles.
Environnement et structure
- Installation intérieure/extérieure, degré de protection (coffret extérieur au minimum IP54), mode de refroidissement, altitude, plage de température ambiante.
Spécifique aux micro-réseaux
- Conception pour fonctionnement bidirectionnel, facteur K, spectre harmonique ou paramètres du convertisseur statique de puissance (PCS), exigences de surcharge à court terme, coordination des protections de raccordement au réseau.
Certification
- Rapport d’essai d’efficacité énergétique, rapport d’essai de type, certificat de conformité à la norme GB 20052.
Solutions correspondantes de Jiangsu Unita
La gamme de produits de Jiangsu Unita répond aux besoins de sélection ci-dessus :
- Transformateurs de distribution immergés dans l’huile (séries S20/S22) : Destinés aux centrales photovoltaïques en extérieur, aux stations de surtension autonomes pour le stockage d’énergie et aux stations de recharge en espace ouvert. Des modèles à rendement énergétique de classe 1 offrent de faibles pertes et une forte capacité de surcharge pour un fonctionnement prolongé.
- Transformateurs secs (série SCB18) : Destinés aux stations de recharge en intérieur, aux complexes commerciaux, aux centres de données et aux sous-sols soumis à des exigences strictes en matière de protection contre l’incendie. Sans huile, ignifuges, à rendement énergétique de classe 1 et adaptés à l’environnement harmonique des onduleurs photovoltaïques et des systèmes de stockage d’énergie (PCS).
- Solutions personnalisées : Configurations ciblées en termes de puissance nominale, d’impédance, d’échauffement, de groupe vectoriel et de degré de protection, fondées sur les courbes de charge, les caractéristiques harmoniques des PCS, les conditions de raccordement au réseau et les plans d’extension. Nous soutenons également les entrepreneurs EPC et les maîtres d’ouvrage dans la vérification des charges et la préparation de la documentation relative au raccordement au réseau.
