Rapport de stage en francais
Introduction
Le transformateur électrique occupe une place importante dans les installations électriques industrielles, commerciales et dans les réseaux de distribution. Son rôle principal est d’adapter le niveau de tension électrique afin de permettre le transport, la distribution ou l’utilisation de l’énergie dans de bonnes conditions.
L’installation d’un transformateur ne consiste cependant pas simplement à le déposer sur une dalle et à raccorder quelques câbles. Il s’agit d’une opération technique qui nécessite une préparation sérieuse, une étude de l'emplacement, des moyens de manutention adaptés, une mise à la terre efficace ainsi que plusieurs contrôles avant la mise sous tension.
Selon sa puissance, son type de refroidissement et son niveau de tension, le transformateur peut être installé dans un local électrique, un poste de transformation, un bâtiment industriel ou dans une installation extérieure spécialement aménagée.
Dans cet article, nous allons découvrir comment préparer l’emplacement, positionner, fixer et raccorder un transformateur électrique, tout en présentant les principaux contrôles nécessaires avant sa mise en service.
. Qu’est-ce qu’un transformateur électrique ?
Un transformateur est une machine électrique statique permettant de modifier une tension alternative tout en conservant la même fréquence.
Son fonctionnement repose principalement sur le phénomène d'induction électromagnétique. Il possède généralement deux enroulements principaux :
un enroulement primaire ;
un enroulement secondaire.
Lorsque le primaire est alimenté, un champ magnétique variable est créé dans le circuit magnétique du transformateur. Ce champ permet d’induire une tension dans l’enroulement secondaire.
Selon le rapport entre les nombres de spires du primaire et du secondaire, le transformateur peut être :
abaisseur de tension, lorsqu’il fournit une tension secondaire plus faible que la tension primaire ;
ou élévateur de tension, lorsqu’il fournit une tension secondaire supérieure à la tension primaire.
Dans les installations de distribution, on rencontre par exemple des transformateurs permettant de passer d'une moyenne tension à une basse tension destinée à alimenter les différents récepteurs électriques.
. Pourquoi l’installation du transformateur doit-elle être bien préparée ?
Un transformateur peut peser plusieurs centaines de kilogrammes, voire plusieurs tonnes pour les modèles de grande puissance.
Une mauvaise installation peut provoquer différents problèmes :
déplacement ou instabilité de l’appareil ;
vibrations importantes ;
échauffement ;
détérioration des câbles ;
mauvais raccordement électrique ;
défaut d’isolement ;
problème de mise à la terre ;
risque d’incendie ;
danger pour les personnes intervenant dans le poste.
C’est pourquoi la préparation doit commencer avant même l’arrivée du transformateur sur le chantier.
.Choisir correctement l’emplacement
La première étape consiste à déterminer l’emplacement approprié.
Le choix dépend notamment de la puissance du transformateur, de son type et des caractéristiques de l’installation.
L'emplacement doit permettre :
une bonne accessibilité ;
une ventilation suffisante ;
la réalisation des raccordements ;
l'accès pour les opérations de maintenance ;
l'évacuation de la chaleur ;
le déplacement ou le remplacement futur du transformateur ;
une intervention sécurisée en cas de défaut.
Pour un transformateur immergé dans l'huile, des précautions supplémentaires peuvent être nécessaires concernant la sécurité incendie et la récupération éventuelle de l'huile.
. Préparer la dalle ou le support
Avant de positionner le transformateur, il faut préparer un support capable de supporter son poids.
Dans de nombreuses installations, le transformateur est installé sur une dalle en béton armé ou sur une structure métallique spécialement conçue pour cette application.
Le support doit être :
suffisamment résistant ;
stable ;
correctement nivelé ;
adapté aux dimensions du transformateur ;
compatible avec son système de fixation.
Il faut également prévoir suffisamment d'espace pour les câbles et les équipements situés autour du transformateur.
Une dalle mal préparée peut entraîner des contraintes mécaniques sur le transformateur et compliquer les raccordements.
. Transport et manutention du transformateur
Le transport est une étape particulièrement importante.
En fonction de la masse et des dimensions du transformateur, différents moyens de manutention peuvent être utilisés, par exemple un chariot élévateur adapté, une grue ou un autre équipement de levage prévu pour la charge.
Les points de levage indiqués par le fabricant doivent être utilisés.
Il ne faut jamais improviser une méthode de levage en utilisant des éléments qui ne sont pas prévus à cet effet.
Avant la manutention, il est également recommandé de vérifier l'état général du transformateur afin de détecter d'éventuels dommages survenus pendant le transport.
Une attention particulière doit être portée aux :
bornes ;
isolateurs ;
coffrets ;
radiateurs ;
accessoires ;
câbles et connecteurs ;
indicateurs et dispositifs de protection.
. Positionnement du transformateur
Une fois arrivé à son emplacement définitif, le transformateur doit être positionné correctement.
Il faut respecter les indications du constructeur concernant son orientation et son installation.
Le positionnement doit permettre d'obtenir :
une bonne stabilité mécanique ;
un accès facile aux bornes ;
une distance suffisante avec les autres équipements ;
une bonne circulation de l'air ;
un accès aux dispositifs de contrôle et de maintenance.
Pour certains transformateurs, la position d'installation est particulièrement importante. Il faut donc toujours respecter les instructions techniques fournies par le fabricant.
. Comment fixer un transformateur ?
La fixation mécanique permet d'empêcher le déplacement du transformateur pendant son fonctionnement ou en cas de contraintes mécaniques.
Selon le modèle, la fixation peut être réalisée à l'aide de supports, boulons, rails ou autres systèmes prévus par le constructeur.
Les points importants sont :
Stabilité : le transformateur doit rester parfaitement stable.
Nivellement : l'appareil doit être correctement positionné sur son support.
Fixation : les éléments de fixation doivent être adaptés au poids et à la structure du transformateur.
Vibrations : certaines installations nécessitent des dispositions particulières pour limiter la transmission des vibrations.
Il est important de ne pas modifier la structure du transformateur ou de percer sa carcasse sans autorisation du constructeur.
. Raccordement du côté haute tension
Le raccordement côté haute tension est une opération qui présente des risques importants.
Il doit être réalisé par du personnel qualifié et conformément aux règles de sécurité applicables à l'installation.
Le raccordement peut être effectué à l'aide de câbles HT ou d'un système de connexion adapté au type de poste.
Avant toute intervention, il faut vérifier que l'installation est hors tension, condamnée et sécurisée conformément à la procédure prévue.
Les connexions doivent être correctement réalisées et serrées selon les prescriptions du fabricant.
Une mauvaise connexion peut provoquer un échauffement local, une dégradation de l'isolant ou un défaut électrique.
. Raccordement du côté basse tension
Du côté basse tension, le transformateur peut être raccordé à un tableau général basse tension, souvent appelé TGBT.
Cette liaison doit être dimensionnée en fonction de la puissance du transformateur et du courant disponible.
Il faut notamment prendre en compte :
la section des conducteurs ;
le type de câble ou de liaison ;
le mode de pose ;
la longueur ;
la chute de tension ;
le courant admissible ;
la protection contre les surintensités.
Le raccordement doit également respecter l'ordre et l'identification des phases.
Une vérification du couplage et de la tension secondaire est indispensable avant la mise en service.
. Mise à la terre du transformateur
La mise à la terre constitue un élément essentiel de la sécurité.
La carcasse métallique du transformateur doit être reliée au réseau de terre de l'installation conformément au schéma de mise à la terre et aux exigences applicables.
Cette liaison permet notamment de limiter les risques liés à l'apparition d'une tension dangereuse sur les parties métalliques accessibles en cas de défaut d'isolement.
Il faut vérifier :
la continuité du conducteur de protection ;
la qualité des connexions ;
l'état des conducteurs de terre ;
la liaison entre la carcasse et le réseau de terre ;
la conformité du système de terre.
Dans un poste de transformation, la mise à la terre peut également concerner différents éléments métalliques et équipements du poste.
. Installation des protections
Le transformateur doit être associé à des dispositifs de protection adaptés.
Côté haute tension, la protection peut notamment faire intervenir un disjoncteur, des fusibles ou d'autres dispositifs selon la conception du poste.
Côté basse tension, le transformateur est généralement associé à une protection principale permettant de protéger la liaison et les équipements situés en aval.
Le choix des protections dépend de plusieurs paramètres :
puissance du transformateur ;
tension primaire ;
tension secondaire ;
courant nominal ;
courant de court-circuit ;
caractéristiques du réseau ;
mode d'exploitation.
La protection doit être étudiée de manière à assurer une bonne sélectivité avec les autres dispositifs de l'installation.
Transformateur à huile : contrôles supplémentaires
Pour un transformateur immergé dans l'huile, plusieurs vérifications supplémentaires sont nécessaires.
Il faut notamment contrôler l'état général de la cuve et rechercher d'éventuelles traces de fuite.
Le niveau d'huile doit être vérifié lorsque le transformateur possède un indicateur prévu à cet effet.
Il faut également contrôler les accessoires tels que :
indicateur de niveau ;
thermomètre ;
dispositif de surveillance de température ;
soupape ou dispositif de sécurité selon le modèle ;
radiateurs ;
conservateur lorsqu'il est présent.
La présence d'une fuite d'huile doit être prise au sérieux et faire l'objet d'une intervention appropriée.
. Transformateur sec
Le transformateur sec ne contient pas d'huile d'isolation et possède une conception différente.
Il est souvent utilisé dans les bâtiments, les installations industrielles ou les locaux où certaines contraintes liées à l'huile doivent être évitées.
Son installation nécessite néanmoins une attention particulière concernant :
la ventilation ;
la température ambiante ;
les distances d'isolement ;
la protection contre les contacts accidentels ;
l'évacuation de la chaleur ;
le nettoyage des surfaces isolantes.
L'absence d'huile ne signifie donc pas que le transformateur ne nécessite aucune maintenance.
14. Contrôles avant la mise sous tension
Avant de mettre le transformateur sous tension, une série de contrôles doit être effectuée.
Il faut notamment vérifier :
Le serrage des connexions
Toutes les connexions électriques doivent être contrôlées selon les couples de serrage prescrits.
L'isolement
Des mesures adaptées peuvent être réalisées afin de vérifier l'état de l'isolation des enroulements et des circuits concernés.
La continuité de terre
La continuité des conducteurs de protection et des liaisons équipotentielles doit être contrôlée.
Le câblage
Les connexions HT, BT, terre et auxiliaires doivent être vérifiées par rapport aux schémas électriques.
Les protections
Les dispositifs de protection doivent être contrôlés et réglés conformément à l'étude électrique.
. Vérification de la tension secondaire
Avant de raccorder définitivement les charges, il est important de vérifier que la tension secondaire correspond aux caractéristiques prévues.
Pour un transformateur destiné à alimenter un réseau basse tension triphasé, les tensions entre phases et entre phase et neutre doivent être vérifiées avec des appareils de mesure appropriés.
Cette étape permet de détecter certains problèmes de raccordement avant qu'ils ne provoquent des dommages sur les équipements alimentés.
. Première mise sous tension
La première mise sous tension doit être réalisée selon une procédure de mise en service adaptée.
Il faut surveiller le comportement du transformateur pendant les premières minutes de fonctionnement.
On peut notamment observer :
les bruits anormaux ;
les vibrations inhabituelles ;
l'échauffement ;
les indications des appareils de mesure ;
les éventuelles alarmes ;
les protections ;
l'état des raccordements.
En cas d'anomalie, il faut arrêter la procédure et rechercher la cause avant de poursuivre..
Maintenance du transformate
L'installation correcte du transformateur est importante, mais la maintenance l'est tout autant.
Une maintenance régulière permet de détecter les problèmes avant qu'ils ne deviennent graves.
Selon le type de transformateur, les opérations peuvent comprendre :
inspection visuelle ;
nettoyage ;
contrôle des connexions ;
contrôle de la température ;
contrôle des dispositifs de protection ;
vérification de la mise à la terre ;
recherche de traces d'échauffement ;
recherche de fuites pour les transformateurs à huile ;
contrôle de l'état des isolateurs.
La fréquence des contrôles dépend du type de transformateur, de son environnement et des recommandations du fabricant.
. Erreurs à éviter lors de l'installation
Certaines erreurs peuvent avoir des conséquences importantes.
Parmi les erreurs à éviter :
installer le transformateur sur un support insuffisamment résistant ;
négliger la ventilation ;
utiliser des câbles mal dimensionnés ;
effectuer un mauvais serrage des connexions ;
négliger la mise à la terre ;
modifier les connexions sans vérifier le schéma ;
mettre sous tension sans effectuer les contrôles préalables ;
travailler sur une installation HT sans procédure de sécurité adaptée ;
ignorer une fuite d'huile ou un échauffement anormal.
Une installation électrique doit toujours être réalisée conformément aux règles locales, aux normes applicables et aux instructions du fabricant.
. Importance de la sécurité
La sécurité doit rester la priorité pendant toutes les étapes.
Les travaux sur les installations électriques, particulièrement en haute tension, doivent être réalisés uniquement par des personnes compétentes, habilitées lorsque cela est requis, et disposant des équipements de protection nécessaires.
Les procédures de consignation, de vérification d'absence de tension et de protection contre toute remise sous tension accidentelle doivent être respectées avant toute intervention concernée.
Il ne faut jamais considérer un transformateur comme hors danger simplement parce qu'il est arrêté : certaines parties peuvent rester sous tension selon la configuration de l'installation.
Conclusion
L'installation d'un transformateur électrique est une opération qui demande une préparation technique rigoureuse. Le travail commence par le choix de l'emplacement et la préparation du support, puis se poursuit avec le transport, le positionnement, la fixation mécanique, les raccordements électriques, la mise à la terre et l'installation des protections.
Avant la mise sous tension, plusieurs contrôles doivent être réalisés afin de vérifier l'état mécanique et électrique de l'ensemble de l'installation.
Un transformateur correctement installé, protégé et entretenu peut fonctionner de manière fiable pendant de nombreuses années. Cependant, la qualité de l'installation dépend autant du choix et du dimensionnement des équipements que du respect des procédures de sécurité et des recommandations du constructeur.
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