Questions fréquentes

D'un point de vue tarifaire, le transformateur sec est plus cher que le transformateur immergé dans l'huile, à puissance égale.

• Emplacement : en bâtiment (sous-sol, étages, toiture) et en zone à forte densité humaine, on privilégie le sec. L'huile est utilisée dans des postes indépendants ; dans les postes préfabriqués (coffrets), on retient généralement le sec. Pour une alimentation temporaire extérieure, on utilise l'huile. En espace limité, le sec est préféré ; en grand espace, l'huile.
• Climat : en région chaude et humide, l'huile est plus adaptée ; avec un transformateur sec, un refroidissement forcé par ventilateurs est obligatoire.
• Aspect : le sec laisse voir le noyau et les enroulements ; l'huile ne laisse voir que la cuve.
• Traversées : le sec utilise généralement des traversées en silicone ; l'huile, des traversées en porcelaine.
• Puissance et tension : le sec convient surtout à la distribution — jusqu'à 1 600 kVA et 10 kV en général, certaines réalisations à 35 kV ; l'huile couvre toutes les puissances et toutes les classes de tension, y compris les essais à très haute tension (1 000 kV).
• Isolation et refroidissement : le sec utilise une isolation en résine et un refroidissement par air (ventilateurs pour les grandes puissances) ; l'huile assure l'isolation et évacue la chaleur des enroulements vers les radiateurs par circulation de l'huile.
• Applications : le sec est retenu dans les lieux exigeant « protection contre le feu et l'explosion » (grands bâtiments, immeubles de grande hauteur) ; l'huile, qui peut projeter de l'huile en cas d'incident, est installée à l'extérieur avec fosse de rétention.
• Surcharge : le sec doit généralement fonctionner à sa puissance nominale ; l'huile accepte mieux les surcharges.
• Désignation : le sec est généralement désigné SC (enrobage en résine époxy), SCR (isolation solide sans résine époxy) ou SG (ouvert).

Certains grands transformateurs nécessitent un transformateur de distribution dédié. Contrairement à l'appareillage de distribution qui ne fait que transporter l'énergie, le transformateur de distribution assure à la fois le transport de l'énergie et la conversion de la tension.

• Des fusibles doivent être installés côté haute et basse tension. Côté haute tension, la base des fusibles doit se trouver à au moins 4,5 m du sol, avec un écart horizontal d'au moins 0,5 m entre phases ; pour faciliter la manœuvre et la chute du tube fusible, l'axe des interrupteurs fusibles à chute libre doit former un angle de 15° à 30° avec la verticale. Côté basse tension, la base des fusibles se trouve à au moins 3,5 m du sol, avec un écart horizontal d'au moins 0,2 m entre phases.
• Le calibre des fusibles est choisi pour fondre rapidement en cas de court-circuit interne ou sur les traversées : le temps de fusion doit être inférieur ou égal à 0,1 s. Pour un transformateur de moins de 100 kVA, le courant nominal du fusible côté haute tension est de 2 à 3 fois le courant nominal du transformateur ; au-delà de 100 kVA, de 1,5 à 2 fois. Côté basse tension, le fusible est dimensionné sur le courant nominal du secondaire.
• La foudre est la principale cause externe de dysfonctionnement. Le parafoudre doit être de type sans jeu d'éclateur, enveloppe extérieure en polymère, à oxyde métallique : bonne tenue en fréquence industrielle, bonne étanchéité, caractéristiques de protection stables. Il est incorrect d'installer les parafoudres directement sur le transformateur (au niveau des traversées céramiques) et de les relier entre eux par des plaques d'acier, comme observé sur certains réseaux ruraux.

1. Noyau magnétique : tôles d'acier au silicium à grains orientés haute perméabilité, joints entièrement obliques à trois niveaux, montage sans perçage, structure de serrage par plaques.
2. Enroulements : fils méplats en cuivre sans oxygène. L'enroulement basse tension est de type continu ou hélicoïdal ; l'enroulement haute tension de type continu ou continu enchevêtré, avec isolation renforcée aux extrémités. Les enroulements, non imprégnés, subissent un séchage qui en fait un ensemble homogène.
3. Isolation de la cuve : cales de pression en bois stratifié (30 mm en tête, 70 mm en pied) qui renforcent l'isolation principale et la stabilité dynamique axiale des enroulements.
4. Traversées et réglage : interrupteur de réglage en charge de qualité pour le réglage en charge ; interrupteur hors charge pour les faibles courants ; trois interrupteurs unipolaires hors charge pour les courants élevés.
5. Cuve : cuve type baquet avec radiateurs fixes à ailettes jusqu'à 6 300 kVA ; cuve cloche avec radiateurs démontables à partir de 8 000 kVA.
6. Assemblage et protections : soupape de décharge à partir de 315 kVA ; thermostat à partir de 1 000 kVA ; relais gaz à partir de 800 kVA ; relais de montée rapide de pression à partir de 8 000 kVA.

La mise sous tension fait entrer le transformateur en état de fonctionnement : l'équipement devient sous tension et exige une prudence maximale pour éviter tout risque d'électrocution. Les précautions suivantes s'appliquent :

1. Les travaux de maintenance sont terminés, le bon de travail est clôturé : le transformateur peut être remis en service.
2. Retirer les mesures de sécurité et les panneaux d'avertissement.
3. Vérifier l'intégrité du transformateur et de son environnement : les conditions de mise en service sont réunies.
4. Mesurer la résistance d'isolement du transformateur : elle doit être normale.
5. Procéder à la mise sous tension dans l'ordre prescrit : fermer d'abord l'interrupteur côté haute tension, puis l'interrupteur côté basse tension.

En résumé, la mise sous tension d'un transformateur sec privilégie la sécurité : aucune manœuvre non conforme ne doit être tolérée.

Le transformateur haute fréquence travaille au-delà de la fréquence moyenne (10 kHz). Il est principalement utilisé dans les alimentations à découpage haute fréquence, ainsi que dans les onduleurs haute fréquence et les postes de soudage à onduleur. Trois fonctions principales :

1. Amélioration du rendement : les composants de puissance fonctionnent en commutation — totalement passants puis bloqués —, d'où le nom d'« alimentation à découpage ». La perte est inférieure d'environ 30 % à celle d'un transformateur à noyau de fer classique.
2. Transformation d'impulsions haute fréquence : un noyau de fer classique n'a pas la perméabilité d'un noyau de ferrite et ne peut pas réaliser cette fonction.
3. Rendement et conversion : comme au premier point, perte réduite d'environ 30 %.

On les trouve dans de nombreux appareils du quotidien : radios, téléviseurs, fours à micro-ondes et, surtout, alimentations à découpage.

1. Le plus fréquent : le court-circuit entre spires ou entre couches d'un même enroulement. Le courant de défaut, très élevé, déforme gravement la bobine sous l'effet de l'effort électrodynamique et aggrave le défaut. Seules la protection différentielle et le relais gaz à action rapide du transformateur peuvent protéger ; au-delà d'un certain délai, le transformateur est endommagé.
2. Surcharge prolongée : le vieillissement de l'isolation et la détérioration de l'huile provoquent un défaut à la terre sur les parties sous tension. Si le relais gaz ne protège pas, l'effort électrodynamique déforme les enroulements jusqu'à leur destruction.
3. Un court-circuit externe déséquilibre la stabilité dynamique du transformateur et peut provoquer un court-circuit interne.
4. Un défaut d'isolation interne accroît progressivement les décharges partielles : déséquilibre thermique ou claquage local, puis défaut à la terre des parties sous tension.
5. D'autres causes : usure par frottement de l'isolation des spires sous effort électrodynamique prolongé (bobinage insuffisamment serré, variations brutales de charge), courts-circuits externes répétés avec réenclenchements, notamment aux points de transposition des spires (zones dites « en ciseaux ») insuffisamment isolées.

Deux origines : les défauts latents de conception et de fabrication, d'une part ; les défauts d'installation et de maintenance, d'autre part. Les zones les plus touchées : raccords des radiateurs, capuchons des vannes planes, traversées, porcelaines, soudures, soufflures et brides.

1. Entrées et sorties d'air : une forme invisible de fuite. Têtes de traversées, membrane du conservateur, verre du dispositif d'évent de sécurité, soufflures de soudure, inclusions de sable dans l'acier : autant de points d'entrée d'air. Historiquement, les accidents graves des réseaux électriques sont surtout des brûlures d'enroulements et des dommages du corps du transformateur dus aux courts-circuits basse tension en sortie.
2. Classification des fuites d'huile : internes ou externes ; les externes se divisent en fuites de soudure et fuites de surface d'étanchéité.
   • Fuite interne : la plus courante est l'écoulement de l'huile des traversées remplies d'huile et de la chambre de l'interrupteur de réglage en charge vers le corps du transformateur.
   • Fuite externe : fuite de soudure — soufflures présentes dans les soudures de tôles — et fuite de surface d'étanchéité, situation complexe à analyser au cas par cas. Lors des grandes réparations ou de l'installation, la prévention des fuites sur les surfaces d'étanchéité doit être un point essentiel.