Courant d'appel du transformateur : pourquoi une unité de 630 kVA peut tirer 10 kA à la mise sous tension

Un transformateur qui déclenche sa propre protection en amont au moment où il est alimenté a presque toujours été dimensionné et câblé correctement. Le coupable est l'appel de magnétisation – une transitoire qui n'a rien à voir avec la charge et tout à voir avec l'instant où l'interrupteur se ferme.

D'où vient l'appel

Le flux magnétique dans le noyau est en retard par rapport à la tension appliquée de 90°. Si le disjoncteur se ferme au passage à zéro de la tension, le flux doit commencer à partir de zéro et atteindre deux fois son pic normal dans la première moitié du cycle. Ajoutez le flux résiduel laissé dans le noyau depuis le dernier arrêt, et le noyau se sature. Un noyau saturé a presque aucune inductance, donc la seule chose limitant le courant est la résistance des enroulements et l'impédance du réseau. Le résultat : un pic de courant de 8 à 12 fois le courant nominal, riche en seconde harmonique, décroissant sur 0,1 à 1 s selon la taille du transformateur.

Valeurs typiques

Classe	Courant HV nominal à 21 kV	Pic d'appel (≈ 10 × In, côté MV)	Temps de décroissance
250 kVA	6,9 A	≈ 70 A	0,1 – 0,2 s
630 kVA	17,3 A	≈ 170 A	0,2 – 0,4 s
1 600 kVA	44 A	≈ 440 A	0,5 – 1 s
2 500 kVA	68,7 A	≈ 690 A	jusqu'à 1 s

Référé au côté LV d'une unité de 630 kVA / 0,42 kV, cela représente un pic d'environ 8 à 9 kA – d'où le titre.

Ce qui aggrave la situation

• Noyaux à faibles pertes. L'acier orienté grain moderne fonctionne plus près de la saturation, donc les transformateurs de niveau 2 ont un appel légèrement plus élevé que les unités des années 1990 de même classe.
• Commutation à zéro tension sur une phase – inévitable avec un interrupteur à trois pôles ; une phase est toujours proche du pire cas.
• Flux résiduel d'une déénergisation précédente sous charge.
• Un réseau MV puissant (faible impédance source).

Réglages de protection efficaces

1. Fusibles MV : choisissez la classe à partir des tableaux de transformateurs du fabricant de fusibles, et non à partir du courant nominal. Une unité de 630 kVA / 20 kV prend généralement un fusible de 40 à 50 A, soit environ 2,5 × In, précisément pour traverser l'appel.
2. Relais de surintensité (50/51) : l'élément instantané au-dessus de 12 × In ou avec un court délai (≥ 0,1 s) ; l'élément à délai avec une courbe qui tolère 10 × In pendant 0,1 s.
3. Restriction de seconde harmonique : les relais numériques détectent le contenu en 2ème harmonique typique de l'appel (> 15 %) et bloquent le déclenchement – activez-le.
4. Commutation contrôlée : pour les transformateurs commutés à plusieurs reprises (installations PV chaque matin, champs d'essai), un dispositif de commutation à point d'onde ferme chaque pôle au moment optimal et réduit l'appel à environ 1 à 2 × In.

Installations photovoltaïques

Les transformateurs PV sont alimentés depuis le côté MV chaque jour lorsque l'installation se réveille – ou restent alimentés la nuit, entraînant des pertes à vide. Les deux stratégies sont courantes. Si vous commutez quotidiennement, spécifiez une commutation contrôlée ou assurez-vous que le relais de l'opérateur utilise une restriction harmonique ; si vous restez alimenté, choisissez une unité avec les pertes à vide les plus faibles possibles, comme les versions PV PNACHO-O.