A poste de transformation de type « boîte » (également appelé sous-station préfabriquée ou sous-station de distribution) est un système de distribution électrique compact et préassemblé en usine qui intègre :
- Appareillage haute tension
- Transformateur de distribution
- Équipements de distribution à basse tension
Ces composants sont disposés selon un schéma de câblage prédéfini et logés dans un enveloppe en acier entièrement étanche adapté à utilisation à l'intérieur ou à l'extérieur.
Un poste de transformation de type « box » combine réception d'énergie haute tension, transformation de tension et distribution d'énergie basse tension en un seul ensemble. Le boîtier est conçu pour être étanche à l'humidité, résistant à la rouille, étanche à la poussière, à l'épreuve des rongeurs, résistant au feu, anti-vol, isolé thermiquement, et entièrement fermé, avec une mobilité en option.
Par rapport aux postes de transformation traditionnels de construction civile, les postes de transformation de type « box » présentent les caractéristiques suivantes : structure compacte, installation rapide et fonctionnement entièrement en enceinte fermée, ce qui en fait une solution moderne largement utilisée dans la construction et la rénovation des réseaux urbains de distribution d'électricité.
Domaines d'application des postes de transformation de type « box »
Les postes de transformation de type « box » sont largement utilisés dans :
- Mines
- Installations industrielles et usines
- Gisements de pétrole et de gaz
- Centrales éoliennes et centrales d'énergie renouvelable
Elles remplacent les salles de distribution et les sous-stations traditionnelles construites en maçonnerie, devenant ainsi un solution intégrée de distribution d'énergie de nouvelle génération.
Parmi les applications courantes, on peut citer :
- Communautés résidentielles
- Sous-stations publiques urbaines
- Quartiers commerçants
- Alimentation électrique des chantiers de construction
Scénarios d'installation courants
1. Alimentation électrique de l'éclairage public
Les deux de type européen et Postes de transformation de type américain présentent des avantages significatifs par rapport aux postes de transformation traditionnels pour les systèmes d'éclairage public à faible charge.
Leurs caractéristiques sont les suivantes :
- Coût de construction réduit
- Aspect attrayant
- Enceintes de type « paysage » en option (notamment les postes de distribution de type européen)
2. Parcs et quartiers résidentiels
Dans les parcs et les zones résidentielles, les équipements motorisés doivent être esthétique et peu encombrant.
Postes de transformation de type « box » :
- Prend très peu de place
- Offrir un aspect soigné et moderne
- S'intégrer harmonieusement à l'environnement
3. Applications industrielles et minières
Les usines et les mines sont souvent confrontées à :
- Terrain accidenté
- Coûts élevés en termes de temps et de construction
Les postes de transformation de type « box » sont idéaux pour les raisons suivantes :
- Installation facile
- Travaux de génie civil sur site réduits au minimum
- Niveau de protection élevé (généralement IP33)
- Réduction des délais de construction et des coûts de main-d'œuvre
4. Alimentation électrique temporaire
Les chantiers de construction changent souvent d'emplacement, ce qui nécessite équipements de distribution d'énergie mobiles et fiables.
Les postes de transformation de type « box » offrent :
- Excellente mobilité
- Capacité de charge suffisante
- Une solution fiable pour les besoins en électricité temporaires
Configuration des postes de transformation de type « box »
1. Configuration du côté haute tension
- Selon le mode de câblage principal, les postes de distribution en coffret se classent comme suit :
- Type de terminal (une seule ligne d'arrivée, sans boucle)
- Type d'unité principale en boucle (RMU) (plusieurs lignes d'entrée/de sortie, par exemple une entrée pour deux sorties ou deux entrées pour une sortie)
- Du côté haute tension de Postes de transformation de type européen, la protection peut recourir à :
- Les disjoncteurs, ou
- Combinaison interrupteur de charge + fusible
Pour les sous-stations d'une capacité de ≤ 800 kVA et des exigences de protection moins strictes, le combinaison interrupteur de charge-fusible est couramment utilisé pour réduire les coûts.
- Les interrupteurs de charge haute tension couramment utilisés dans les postes de transformation de type européen sont Interrupteurs de charge FLN-12 au SF₆.
2. Compensation automatique de la puissance réactive
Selon les normes en vigueur, la capacité de compensation de puissance réactive est généralement fixée à 30% de puissance de transformateur.
Cependant, avec la généralisation des charges inductives telles que :
- Climatiseurs
- Lave-linge
- Réfrigérateurs
- Lampes à économie d'énergie
Un taux de rémunération de 40%–60% de puissance de transformateur, divisé en 10 étapes de commande automatique, est recommandé.
Même si cela entraîne une légère augmentation des coûts, l'amélioration en termes de facteur de puissance et rendement énergétique est significatif.
3. Configuration des lignes de distribution sortantes à basse tension
Le nombre de lignes de distribution sortantes à basse tension est déterminé en fonction :
- Répartition de la charge dans la zone d'approvisionnement
- Circuits de réserve (généralement 1 à 3 alimentations de réserve)
Les caractéristiques nominales des disjoncteurs sont choisies en fonction de courant de charge calculé.
Une configuration correcte nécessite une connaissance précise de la charge de chaque ligne d'alimentation afin de garantir fonctionnement sûr et fiable.
Éléments à prendre en compte pour une installation en extérieur
- Les conducteurs de mise à la terre doivent être cuivre, d'une section transversale de au moins 30 mm² afin de garantir la fiabilité de la protection contre la foudre.
- Le réseau de mise à la terre doit présenter une couverture et une profondeur suffisantes ; il est préférable qu'il soit enterré. à au moins 1 mètre sous terre, avec des électrodes de mise à la terre verticales ajoutées pour réduire la résistance.
- Les lieux d'installation doivent être choisis de manière à éviter les vibrations importantes, les chocs et les interférences électromagnétiques, tout en respectant les distances de sécurité pour le passage des câbles.
- Installez la sous-station sur un surface sèche, bien aérée et plane, avec une inclinaison ne dépassant pas 5°.
- Évitez les zones où se trouvent des matières explosives ou des gaz et liquides corrosifs.
- Les postes de transformation de type « box » nécessitent pas de personnel sur place, ce qui se traduit par de faibles coûts d'exploitation et un encombrement au sol minimal.
Pannes électriques courantes et solutions
1. Surchauffe
Une surchauffe prolongée peut entraîner :
- Vieillissement de l'isolation
- Connexions mal fixées
- Risques de court-circuit ou d'incendie
Parmi les solutions, on peut citer :
- Nettoyage interne régulier
- Surveillance continue de la température
- Systèmes d'alerte précoce en cas d'augmentation anormale de la température
2. Défauts du changeur de prises en charge (OLTC)
Les défaillances de l'OLTC sont rares, mais peuvent survenir pour les raisons suivantes :
- Usure mécanique à long terme
- Résistance insuffisante des composants
- Mauvaise qualité de fabrication
Un contrôle qualité rigoureux tout au long de la production et de l'installation est essentiel pour garantir la fiabilité.
3. Déclenchement d'un disjoncteur basse tension
Parmi les causes courantes, on peut citer :
- Défauts sur les barres omnibus
- Déclenchement intempestif ou dysfonctionnement du dispositif de protection
En cas de déclenchement :
- Vérifier la protection du côté basse tension du transformateur
- Vérifiez s'il y a une surcharge, un court-circuit ou un défaut de ligne
- Vérifier les paramètres de protection et l'intégrité du câblage
Procédures d'inspection des défauts de déclenchement
- Un déclenchement du transformateur peut se produire dans les cas suivants :
- Disjoncteur du transformateur principal
- Coupe-lignes
Les causes profondes sont identifiées grâce à analyse des données de surveillance.
- Le personnel de maintenance doit :
- Arrivez à l'heure sur place
- Vérifier s'il y a des dommages visibles
- Vérifier les disjoncteurs, les bobines anti-arc et les dispositifs de stockage d'énergie
- Pour le déclenchement côté basse tension :
- Vérifiez d'abord la protection du transformateur
- Vérifiez ensuite les dérivations et les câbles sortants
- Ne reprendre l'exploitation qu'après avoir éliminé le défaut
Mesures de prévention des incendies et des explosions
- Évitez de faire fonctionner l'équipement en surcharge pendant une période prolongée, en particulier s'il s'agit d'un équipement ancien.
- Pour les transformateurs à huile, vérifiez régulièrement les performances d'isolation de l'huile du transformateur.
- Surveillez en permanence la température du transformateur afin d'éviter toute surchauffe du noyau.
- Veillez à ce que les conducteurs soient bien en contact et réparez sans tarder les connexions desserrées.
- Des parafoudres doivent être installés sur les appareillages de commutation HT, les transformateurs et les tableaux BT afin d'assurer une protection contre la foudre.
- La conception doit prévoir une ventilation adéquate et des ventilateurs d'extraction, ainsi que des systèmes de surveillance automatique de la température permettant un contrôle efficace de la chaleur.
Conclusion
Les postes de transformation de type « box » sont généralement installés à l'extérieur et fonctionnent sans surveillance toute l'année, ne nécessitant que des contrôles périodiques.
Les travaux d'entretien comprennent risque élevé et grande complexité, notamment lors des inspections sous tension.
Pour garantir un fonctionnement sûr et stable :
- Un entretien régulier est indispensable
- Il convient de renforcer la formation à la sécurité destinée au personnel d'exploitation et de maintenance
Un entretien et une gestion adéquats sont essentiels pour fonctionnement fiable à long terme des postes de transformation de type caisson.