Dans un article précédent, nous avons brièvement abordé la question de la sélection du nombre de transformateurs dans les sous-stations. Cet article examine plus en détail la manière de déterminer le nombre de transformateurs requis pour une sous-station.
Ⅰ. Détermination du nombre en fonction de la charge
La charge du transformateur est principalement déterminée par les exigences de fiabilité de l'alimentation électrique et les pertes potentielles ou l'impact des coupures de courant.
1、Primary Load :
Les charges primaires sont celles pour lesquelles les interruptions de courant peuvent entraîner des pertes ou des impacts politiques et économiques importants. Par exemple, l'alimentation électrique antivol d'un grand musée. Une interruption de l'alimentation électrique peut entraîner le vol de reliques culturelles et d'objets d'exposition précieux. Dans de telles conditions, au moins deux transformateurs sont nécessaires pour garantir que si un transformateur ou une ligne électrique tombe en panne, les autres transformateurs ou lignes peuvent prendre la charge, assurant ainsi une alimentation électrique ininterrompue.
2、Secondary Load :
Les charges secondaires sont celles pour lesquelles les interruptions de courant peuvent entraîner des pertes ou des impacts politiques et économiques considérables. Par exemple, les coupures de courant dans les grands théâtres et les centres commerciaux, qui sont des lieux publics importants accueillant de grandes foules, peuvent entraîner des troubles. Les charges secondaires nécessitent généralement des mesures d'alimentation de secours, mais celles-ci ne sont pas aussi strictes que pour les charges primaires. En général, deux transformateurs sont utilisés, un transformateur principal et un transformateur de secours.
3、Tertiaire :
Les charges tertiaires désignent les autres charges électriques qui n'entrent pas dans les catégories primaire et secondaire. Par exemple, certaines installations commerciales non critiques qui n'ont pas d'exigences particulières en matière d'alimentation électrique et qui peuvent tolérer des coupures de courant plus longues n'ont généralement besoin que d'un seul transformateur.
4、Autres charges :
Outre les types de charges susmentionnés, il existe d'autres types de charges. Par exemple, les charges saisonnières changent en raison des variations saisonnières, généralement liées au climat et à la température ; les charges concentrées se produisent lorsqu'une grande partie de la demande d'électricité est concentrée sur un seul transformateur ou poste, souvent dans les zones industrielles où la demande d'électricité est élevée. Pour ces types de charges, il convient d'installer au moins deux transformateurs.
Ⅱ. Détermination du nombre en fonction des niveaux de tension
1、Basse tension :
Les postes dont la tension est inférieure ou égale à 1 kV sont considérés comme des postes à basse tension, qui desservent principalement des charges locales telles que les petites usines et les zones résidentielles. Ces petites sous-stations installent généralement un transformateur. Pour les scénarios présentant des exigences élevées en matière de fiabilité de l'alimentation électrique, un transformateur de secours peut être envisagé.
2、Medium Voltage :
Les postes d'une tension comprise entre 1kVA et 35kVA sont considérés comme des postes moyenne tension, principalement utilisés dans les réseaux urbains et les systèmes de distribution des entreprises industrielles et minières. Dans la pratique, les sous-stations moyenne tension installent généralement 1 à 2 transformateurs.
3、Haute tension :
Les sous-stations d'une tension comprise entre 35 et 220 kV sont des sous-stations à haute tension qui servent de lignes principales pour le transport de l'électricité, capables de transmettre l'énergie des centrales électriques vers des zones de consommation éloignées. Dans la pratique, les sous-stations à haute tension installent généralement 2 à 3 transformateurs. Pour garantir la fiabilité et la flexibilité de l'alimentation électrique, il est généralement recommandé de configurer au moins 2 transformateurs.
4、Extra haute tension :
Les postes d'une tension comprise entre 220 kVA et 765 kVA sont considérés comme des postes à très haute tension (THT), principalement utilisés pour le transport d'électricité sur de longues distances et le backb1 des grands réseaux électriques. Dans la pratique, les sous-stations à très haute tension installent généralement 3 à 4 transformateurs, le nombre spécifique variant en fonction des besoins réels. La conception redondante (par exemple, N+1 ou N+2) est une mesure importante pour garantir une grande fiabilité de l'alimentation électrique.
5、Ultra Haute Tension :
Les postes dont la tension est égale ou supérieure à 1000 kVA sont considérés comme des postes à ultra-haute tension (UHV), principalement utilisés pour le transport d'électricité sur de très longues distances et les interconnexions de réseaux internationaux. Dans la pratique, les postes à ultra-haute tension installent au moins 4 transformateurs, le nombre spécifique variant en fonction des besoins réels. Des transformateurs supplémentaires sont installés à des fins de redondance et de sauvegarde.
6、Courant continu haute tension :
Les sous-stations à courant continu sont généralement utilisées pour les systèmes de transmission de courant continu à haute tension (CCHT), qui sont employés pour la transmission à longue distance, les connexions de câbles sous-marins et les applications d'énergie spécifiques. Dans la pratique, les sous-stations de courant continu à haute tension installent généralement 4 à 6 transformateurs. Des transformateurs supplémentaires sont installés pour la redondance et la sauvegarde.
7、Ultra High Voltage Direct Current (courant continu à très haute tension) :
Les sous-stations de courant continu à ultra-haute tension (UHVDC) sont généralement utilisées pour la transmission d'énergie sur de longues distances et à grande capacité, comme les échanges internationaux d'énergie ou la transmission sur de longues distances. Dans la pratique, les sous-stations UHVDC installent au moins 6 transformateurs. Des transformateurs supplémentaires sont installés pour la redondance et la sauvegarde.
Ⅲ. Détermination du nombre en fonction de la taille de la station
1、Small Substation :
Les petites sous-stations, dont la capacité varie de quelques MVA à plusieurs dizaines de MVA, desservent les petites zones industrielles, les zones commerciales, les petites zones résidentielles et les zones de distribution rurales. Ils installent généralement 1 à 2 transformateurs, avec des équipements relativement simples, adaptés aux zones à faible demande de charge.
2、Medium Substation :
Les sous-stations moyennes, dont la capacité varie de quelques dizaines à quelques centaines de MVA, desservent les réseaux de distribution urbains, les zones industrielles moyennes, les grandes zones résidentielles et les centres de distribution régionaux. Ils installent généralement 2 à 3 transformateurs, avec des équipements plus complexes, adaptés aux zones où la demande est modérée.
3、Large Substation :
Les grandes sous-stations, d'une capacité de plusieurs centaines de MVA ou plus, desservent les grands réseaux électriques urbains, les zones industrielles importantes et les principaux réseaux de transport d'électricité. Ils installent généralement trois transformateurs ou plus, avec des équipements complexes et des conceptions à haute fiabilité et redondance, adaptés aux zones à forte demande de charge et aux nœuds électriques critiques.
4、Ultra Large Substation :
Les sous-stations ultra-grandes, dont la capacité varie de plusieurs centaines de MVA à des milliers de MVA, servent à la transmission d'électricité sur de longues distances, à l'approvisionnement en électricité des grandes villes et des industries, ainsi qu'aux interconnexions des réseaux internationaux. Ces sous-stations installent généralement 4 à 8 transformateurs, avec des transformateurs supplémentaires pour la redondance afin de garantir une grande fiabilité. Ils sont également dotés d'équipements auxiliaires tels que des disjoncteurs, des compensateurs synchrones et des dispositifs de protection pour faire face aux urgences et aux besoins de maintenance.
Ⅳ. Détermination du nombre en fonction des conditions économiques
1、La faiblesse des conditions économiques :
- Petite station : Configure généralement un transformateur pour réduire les coûts, avec moins de transformateurs de secours.
- Poste moyen : Configure généralement 1 à 2 transformateurs, en tenant compte des coûts et des besoins de base en matière d'alimentation électrique.
- Grande station : Configure généralement 2 ou 3 transformateurs, en tenant compte de la fiabilité et de la redondance de l'alimentation électrique.
- Ultra Large Substation : Configure généralement 3 à 4 transformateurs en fonction des besoins d'alimentation électrique de grande capacité et d'un certain degré de fiabilité de l'alimentation électrique.
2、Conditions économiques modérées :
- Petite station : Configure généralement 1 à 2 transformateurs, avec au moins 1 transformateur de secours pour améliorer la fiabilité de l'alimentation électrique.
- Poste moyen : Configure généralement 2 transformateurs, avec 1 transformateur de secours.
- Grande station : Configure généralement 2 à 3 transformateurs, avec 1 transformateur de secours.
- Ultra Large Substation : Configure généralement 4 à 6 transformateurs en fonction des besoins en alimentation électrique de grande capacité et des exigences en matière de fiabilité de l'alimentation électrique.
3、Des conditions économiques élevées :
- Petite station : Configure généralement 2 transformateurs, avec 1 transformateur de secours.
- Poste moyen : Configure généralement 2 à 3 transformateurs, avec 1 ou plusieurs transformateurs de secours.
- Grande station : Configure généralement 3-4 transformateurs, avec 1-2 transformateurs de secours.
- Poste de très grande taille : Configure généralement de 4 à 8 transformateurs, avec des transformateurs de secours supplémentaires si nécessaire.
Le nombre de transformateurs dépend non seulement des facteurs susmentionnés, mais doit également être conçu et planifié en fonction des exigences spécifiques du réseau électrique. Les différents pays et régions ont leurs propres méthodes et normes de classification. En outre, avec les progrès technologiques et la demande croissante d'électricité, l'échelle et les niveaux de tension des sous-stations changent constamment. Par conséquent, il n'existe pas de norme fixe pour le nombre de transformateurs dans une sous-station.
