Votre partenaire privilégié
Depuis 1981
Les transformateurs de distribution électrique, des éléments essentiels des réseaux électriques publics et privés. Les transformateurs de distribution (TD) constituent un élément essentiel du réseau électrique. Ils sont utilisés pour changer une tension, en général de 10 kV à 36 kV, en une autre tension préférentielle de 400 à 440 V utilisable par le secteur résidentiel, le tertiaire et l’industrie.
Aujourd’hui, dans l’Union européenne (UE), les pertes1 des transformateurs de distribution et industriels représentent quasiment 40 TWh (de fait 39,9 TWh) par an, les pertes du réseau électrique totalisant 200 TWh, réparties ainsi :
• environ 22,5 TWh de pertes dans les transformateurs de distribution,
• environ 12,2 TWh dans les transformateurs de distribution utilisés en industrie,
• environ 5,2 TWh dues à la puissance réactive et aux harmoniques, tous transformateurs confondus.
En France, les pertes annuelles des transformateurs de l’industrie sont estimées à 2,2 TWh. La diffusion de transformateur à pertes réduites est relativement faible. C’est pourquoi, il existe un gisement technique d’économie d’énergie de l’ordre de 1,1 TWh2. Les transformateurs ont de bonnes performances, avec des rendements supérieurs à 98 %. Néanmoins, étant donné leur fonctionnement continu 24h/24h, une augmentation de leur efficacité permet des économies importantes : le remplacement de tous les transformateurs de l’UE par les équipements les plus effi caces permettrait une réduction des pertes d’environ 18,5 TWh/an (soit avec un coût estimé de 10 c €/kWh pour l’UE, une économie de 1,85 milliards d’euros).
Environ 4,7 millions de transformateurs sont en fonctionnement dans les 27 Pays membres de l’Union européenne (UE–27) :
• 3,7 millions de transformateurs de distribution, dont la puissance moyenne varie, selon les pays de 116 à 369 kVA.
• 1 million de transformateurs de distribution utilisés en industrie dont :
- 800 000 transformateurs immergés, leur puissance moyenne étant d’environ 400 kVA,
- 200 000 transformateurs secs avec une puissance moyenne d’environ 800 kVA,
- En France, les transformateurs industriels représentent environ 250 000 unités.
En Europe, plus des 2/3 des transformateurs installés ont une puissance moyenne inférieure à 400 kVA (la plupart se situant autour de 250 kVA, avec un faible pourcentage autour de 315 kVA). Les unités les plus récentes sont plus puissantes. Le marché annuel européen est d’environ 140 000 transformateurs, en nouvelles installations et en remplacement de ceux en fonctionnement, soit environ 3 % du parc existant.
Les transformateurs de distribution sont utilisés dans les réseaux électriques, pour modifier et adapter les valeurs de tensions et courants. Schématiquement, un transformateur se compose de deux enroulements (ou bobines) entourant un circuit magnétique (appelé encore noyau, constitué de tôles magnétiques). Chaque bobine est constituée de spires,
matériau conducteur comme le cuivre ou l’aluminium, isolées les unes des autres. Elles sont reliées à deux réseaux électriques, de tension différente.
Une tension alternative d’alimentation aux bornes de l’une des bobines génère un flux magnétique variable (et donc une induction magnétique dans le circuit magnétique) créant une tension induite dans l’autre bobine. Le rapport de tension entre les deux bobines est proportionnel aux nombres de spires.
Pour les transformateurs immergés et les transformateurs de type secs, les normes indiquent les niveaux des pertes en fonction de la puissance. La norme NF EN 50464-1, relative aux transformateurs immergés d’une puissance comprise entre 50 et 2500 kVA, distingue quatre niveaux de pertes dues à la charge (Ak - Bk - Ck et Dk) et cinq niveaux de pertes à vide (A0 - B0 - C0 - D0 et E0 ). Les pertes A k (respectivement A0) sont plus faibles que les pertes Dk (respectivement E0). Pour une même utilisation, un transformateur A0 -Ak est plus efficace qu’un transformateur E0 - Dk qui présente les plus grandes pertes.
La norme NF EN 50541-1, relative aux transformateurs de types secs d’une puissance comprise entre 100 et 3150 kVA, distingue deux niveaux de pertes dues à la charge (Ak, Bk) et trois niveaux de pertes à vide (A0, B0, C0).
Les pertes Ak (respectivement A0) sont plus faibles que les pertes Bk (respectivement C0). Pour une même utilisation, un transformateur A0-Ak est plus efficace qu’un transformateur C0-Bk qui présente les plus grandes pertes.
Les transformateurs de types secs ont des pertes supérieures à celles des transformateurs immergés.
L’annexe 1, Norme sur les pertes et le bruit, enfin du guide présente en détail les niveaux des pertes.
Les transformateurs se caractérisent par :
• la référence normative (NF EN 50464-1 par exemple),
• la fréquence assignée,
• le type (immergé / sec) et la nature du diélectrique en cas de transformateur immergé (huile minérale, ester naturel ou de synthèse ou autre),
• leur puissance assignée exprimée en kVA (Sn),
• les tensions assignées primaire et secondaire (Ur), (parfois appelées aussi nominales), exprimées en V,
• le couplage et l’indice horaire,
• les niveaux de pertes dues à la charge (Pk en W),
• le niveau de pertes à vide (P0 en W),
• le type de refroidissement
- pour les transformateurs de type secs : AN (air naturel), AF (air forcé)
- pour les transformateurs immergés ONAN (huile naturel air naturel)
• l’année de construction,
• les réparations éventuelles effectuées (rebobinage, huile, diélectrique…),
• les équipements de protection (relais de protection, capots de protection…).
Source : ADEME - Guide du transformateur de distribution et économies d’énergie
Crédit photo : ©ADEME
1 Données du projet SEEDT et de l’étude préparatoire VITO de la directive ErP sur les transformateurs de distribution
2 Etude Ceren 2010 mandatée par EDF, RTE et l’ADEME
