Guide illustré des postes de transformation et des postes de type « box »

Les postes de transformation de type « box » joueront un rôle essentiel dans l'amélioration de fiabilité et modernisation du réseau électrique, faisant ainsi passer les infrastructures électriques à un niveau supérieur.

Présentation générale des postes de transformation de type « box »

A poste de transformation de type « boîte » (communément appelé un sous-station de distribution) est un système de distribution électrique compact et intégré qui combine :

• Appareillage haute tension
• Transformateur de distribution
• Appareillage de basse tension
• Équipements de comptage
• Dispositifs de compensation de la puissance réactive

Ces composants sont assemblés selon un schéma de câblage prédéfini et installés à l'intérieur de un ou plusieurs boîtiers métalliques fermés.

Les postes de transformation de type « box » sont largement utilisés dans Réseaux triphasés à courant alternatif de 10 kV / 0,4 kV, servant d'équipement pour réception, transformation et distribution d'électricité.

Également connu sous le nom de postes de transformation préfabriqués, les postes de transformation de type « box » sont des unités compactes assemblées en usine, adaptées à installation à l'intérieur et à l'extérieur. Ils intègrent la transformation de tension et la distribution basse tension dans un structure en acier entièrement fermée c'est-à-dire :

• Résistant à l'humidité
• Résistant à la rouille
• Résistant à la poussière
• À l'épreuve des rongeurs
• Résistant au feu
• Antivol
• Isolé thermiquement
• Mobile

Ils conviennent particulièrement bien à construction et modernisation des réseaux électriques urbains, qui constituent une alternative moderne aux postes de transformation traditionnels de construction civile.

Parmi les applications courantes, on peut citer :

• Mines
• Installations industrielles
• Gisements de pétrole et de gaz
• Centrales éoliennes

Les postes de distribution de type « box » remplacent les salles de distribution et les postes traditionnels en maçonnerie, devenant ainsi un solution intégrée de distribution d'énergie de nouvelle génération.

Classification des postes de transformation de type « box »

Différences entre les conceptions de type américain et de type européen

Les postes de transformation de type « box » sont principalement classés comme suit :

• Postes de transformation de type américain (type combiné)
• Postes de transformation de type européen (de type préfabriqué)

2.1 Concepts : modulaire, de type européen et de type américain

(1) Sous-station modulaire (prête à l'emploi)

Ce type de configuration consiste à installer des équipements haute tension, des appareillages de commutation basse tension et des transformateurs dans une enceinte métallique, avec un couloir de service interne séparant les sections haute tension et basse tension.
En raison de son grand format, ce modèle est désormais rarement utilisé.

(2) Sous-station à appareillage intégré (sous-station de type européen)

Dans cette conception, les composants haute et basse tension sont qui ne sont pas des tableaux de distribution classiques. Les dispositifs de commande et de protection sont en effet directement intégrés dans l'enceinte.

Caractéristiques principales :

• Conception ne nécessitant aucun entretien
• Pas de couloir de circulation interne
• Structure compacte

Voici le le poste de distribution de type « boîte » de type européen le plus répandu aujourd'hui.

(3) Sous-station intégrée (sous-station de type américain)

Le poste de distribution de type américain intègre :

• Composants haute tension
• Composants basse tension
• Transformateur

Le tout dans un seul réservoir d'huile de transformateur, formant ainsi un ensemble extrêmement compact.

Avantages :

• Dimensions extrêmement compactes
• Volume comparable à celui d'un transformateur à huile standard de même puissance
• Seulement environ un tiers de la taille d'un poste de distribution de type européen

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2.2 Principales différences entre les postes de distribution de type américain et de type européen

Conception de systèmes de protection haute tension

• Sous-station de type américain
  • Protection contre les surtensions :
    • Fusible enfichable
    • Fusible de secours + sectionneur de charge
  • Il n'existe que deux schémas de câblage HT :
    • Réseau en anneau (double alimentation)
    • Alimentation des terminaux
• Poste de distribution de type européen
  • Options de protection contre les surtensions :
    • Interrupteur de charge à isolation par air
    • Interrupteur de charge sous vide
    • Interrupteur de charge SF₆ + fusible
  • Configuration de protection sélectionnée en fonction de la fréquence de commutation
  • Une capacité et une configuration plus flexibles

Flexibilité structurelle

Le la plus grande différence se trouve dans la section haute tension :

• Les sous-stations de type européen utilisent unités fonctionnelles indépendantes, ce qui permet :
  • Compartiments sur mesure pour haute tension, transformateurs et basse tension
  • Une plus grande flexibilité pour l'automatisation et l'extension
• Les postes de transformation de type américain sont :
  • Plus compact
  • Moins flexible
  • De manière significative moins cher

2.3 Caractéristiques des postes de distribution de type américain

Avantages

• Faible encombrement
• Installation et dissimulation faciles
• Une meilleure intégration environnementale dans les zones résidentielles
• Longueur réduite du câble basse tension
• Réduction des pertes en ligne
• Réduction du coût global du projet

Inconvénients

• Fiabilité réduite de l'alimentation électrique
• Aucun mécanisme motorisé
• Une automatisation de la distribution difficile à mettre en œuvre
• Pas de batteries de condensateurs intégrées (pertes de ligne plus importantes)
• Capacité d'extension limitée
• Les augmentations de capacité nécessitent des travaux de génie civil et de longues interruptions de service

Applications typiques

Les postes de transformation de type américain conviennent aux applications suivantes :

• Immeubles résidentiels de faible hauteur
• Appareils électriques non essentiels

Associés à de petites unités de boucle principale, ils permettent de répondre aux besoins besoins en électricité des immeubles d'habitation à plusieurs étages, mais sont ne convient pas aux immeubles de moyenne ou grande hauteur.

2.4 Caractéristiques des postes de distribution de type européen

Avantages

• Réduction des rayonnements électromagnétiques
• Transformateur logé dans un boîtier métallique (effet de blindage)
• Prend en charge l'automatisation de la distribution
• Conserve la plupart des avantages des postes de transformation de type américain

Inconvénients

• Plus grand format
• Exigences plus strictes en matière d'installation et d'agencement

Applications typiques

Les postes de transformation de type européen sont idéaux pour :

• Immeubles d'habitation à plusieurs étages
• Immeubles de hauteur moyenne et de grande hauteur
• Installations d'alimentation électrique essentielles

3. Perspectives de développement des postes de transformation de type « box »

Les postes de transformation de type « box » sont un orientations clés pour la modernisation des réseaux électriques en milieu rural et la construction future de postes de transformation, mais certaines limites subsistent :

(1) Les défis en matière de protection contre les incendies

Bien que les postes de transformation modernes de type « box » soient :

• Entièrement fermé
• Sans surveillance
• Sans huile
• Équipé d'un système de détection de fumée à distance

Des risques d'incendie subsistent en raison :

• Câbles
• Bancs de condensateurs

Une mauvaise ventilation complique les opérations de lutte contre l'incendie.
Installation systèmes automatiques d'extinction d'incendie est recommandé, même si cela augmente le coût de fabrication.

(2) Contraintes liées à l'augmentation de la capacité

En raison de l'espace limité disponible dans le boîtier :

• L'extension des lignes d'alimentation sortantes est difficile
• L'ajout d'une ou deux mangeoires supplémentaires nécessite souvent un nouveau bac.

(3) Contraintes liées à la maintenance

Espace intérieur restreint :

• Limite l'accès à des fins de maintenance
• Complique les réparations d'urgence

Il s'agit d'un limite inhérente de conception de sous-stations compactes de type caisson.

4. Conclusion

Malgré certaines limites, Les postes de transformation de type « box » continueront à se généraliser à travers :

• Réseaux électriques urbains
• Projets d'électrification rurale
• Installations industrielles
• Infrastructures publiques

Parmi ses avantages, on peut citer :

• Structure compacte
• Rentabilité
• Installation rapide