Choix du transformateur de tension (TT) : rapport, classe de précision et ferrorésonance

Choix du transformateur de tension (TT) : rapport, classe de précision et ferrorésonance

Alors qu’un transformateur de courant équipe presque chaque départ d’un tableau, le transformateur de tension n’est en général installé qu’une ou deux fois par jeu de barres : les erreurs de choix se remarquent donc moins souvent, mais leurs conséquences sont plus larges. Une mauvaise classe de précision affecte le comptage, un mauvais mode de raccordement la protection contre les défauts à la terre, et un mauvais facteur de tension le transformateur lui-même. Cet article examine le rapport, la précision, la puissance, le facteur de tension et la ferrorésonance du point de vue de la conception des cellules moyenne tension.

Que fait un transformateur de tension et en quoi diffère-t-il d’un TC ?

Le transformateur de tension réduit la tension du circuit primaire dans un rapport défini et fournit au secondaire un niveau sûr pour les appareils de mesure, les compteurs et les relais de protection. Un transformateur de courant fonctionne secondaire en court-circuit, alors que le secondaire d’un transformateur de tension peut rester ouvert mais ne doit jamais être court-circuité : c’est la différence d’exploitation la plus fondamentale entre les deux. Structurellement, un transformateur de tension ressemble à un petit transformateur de puissance : l’enroulement primaire est raccordé en parallèle sur le réseau et la charge secondaire est limitée par la puissance de précision. En moyenne tension, les rapports usuels s’expriment comme un abaissement de plusieurs milliers de volts, sur un réseau de classe 34,5 kV ou 36 kV, vers 100 V ou 110 V.

Modes de raccordement : entre phases, phase-terre et enroulement résiduel

Un transformateur de tension monophasé raccordé entre phases suffit uniquement à la mesure de la tension composée et à la synchronisation. Le raccordement phase-terre, utilisé en groupe triphasé, rend disponibles à la fois les tensions simples et la tension homopolaire, base de la détection des défauts à la terre dans les réseaux à neutre isolé ou compensé. Pour la mesure de tension résiduelle, trois enroulements secondaires sont raccordés en triangle ouvert et la tension apparaissant lors du défaut est transmise au relais de protection. Le choix de cette topologie impose d’examiner ensemble le régime de neutre, l’amplitude du courant de défaut et le signal d’entrée nécessaire au relais.

Comment déterminer le rapport, la classe de précision et la puissance ?

La classe de précision découle de l’application : classe 0,2 ou 0,5 pour le comptage facturé, classe 1,0 pour l’indication en face avant, classe 3P ou 6P pour les enroulements de protection. La puissance de précision assignée est la somme de toutes les charges raccordées au secondaire et de la résistance des câbles ; une charge très inférieure à la puissance assignée dégrade aussi la précision, la plage doit donc être vérifiée. Dans les grandes installations, la longueur du câble secondaire crée une chute de tension notable et fait perdre en pratique la classe de précision : le choix de section fait donc partie du circuit de mesure. Un transformateur de tension peut comporter plusieurs enroulements secondaires, les fonctions de mesure et de protection étant alimentées séparément.

Facteur de tension et risque de ferrorésonance

Le facteur de tension définit la durée pendant laquelle le transformateur peut fonctionner au-dessus de sa tension assignée : 1,2 fois en permanence et, lors d’un défaut à la terre, jusqu’à 1,9 fois pendant une durée limitée, par exemple trente secondes ou huit heures selon le régime de neutre. Dans les réseaux à neutre isolé, une ferrorésonance peut s’établir entre le noyau saturé d’un transformateur de tension raccordé phase-terre et la capacité des câbles, provoquant surtension et échauffement du transformateur. La contre-mesure consiste à placer une résistance d’amortissement sur l’enroulement de tension résiduelle, ou à retenir un noyau dont le point de saturation est plus élevé. Le risque est plus marqué dans les installations moyenne tension compactes à longues liaisons par câble.

Protection, plombage et mise en œuvre côté tableau

Le côté primaire du transformateur de tension est protégé par des fusibles moyenne tension qui l’isolent en cas de court-circuit et sont disposés pour être remplacés aisément dans la cellule. Au secondaire, chaque enroulement reçoit son propre disjoncteur modulaire ou fusible, et le circuit de comptage est séparé par un bornier apte au plombage. La conception de la cellule prévoit un compartiment dédié au transformateur de tension et, si nécessaire, un mécanisme débrochable verrouillable, assurant un accès sûr en maintenance alors que le jeu de barres reste sous tension. Le repérage et la numérotation des circuits doivent distinguer nettement le circuit de mesure du circuit de puissance.

Points clés: choix du transformateur de tension

• Ne jamais court-circuiter le secondaire — contrairement au transformateur de courant, le secondaire d’un TT peut rester ouvert.
• La classe de précision suit l’application — 0,2 à 0,5 pour le comptage facturé, 3P ou 6P pour la protection.
• Le facteur de tension dépend du régime de neutre — en neutre isolé, la tension attendue pendant le défaut est plus élevée.
• La ferrorésonance se traite par amortissement — résistance sur l’enroulement résiduel ou changement de noyau.
• Source normative — catalogue des publications IEC: iec.ch.

Questions fréquentes

Pourquoi ne pas court-circuiter le secondaire d’un TT ?

Le transformateur de tension se comporte comme une source raccordée en parallèle ; secondaire en court-circuit, il appelle un courant très élevé au primaire et l’enroulement brûle. Pour un transformateur de courant, la situation est inverse : laisser le secondaire ouvert engendre une surtension dangereuse. Les règles d’exploitation des deux appareils ne doivent pas être confondues.

Un seul transformateur de tension peut-il alimenter compteur et relais ?

Oui, s’il comporte des enroulements secondaires distincts dans la même enveloppe. Alimenter un compteur de facturation et un relais de protection depuis un seul enroulement dégrade à la fois la classe de précision et le dispositif de plombage. La bonne solution consiste en enroulements et protections secondaires séparés pour la mesure et la protection.

Comment reconnaître une ferrorésonance ?

Les symptômes sont une tension secondaire anormalement élevée à vide, un échauffement et un ronflement du transformateur de tension, et des oscillations inexpliquées dans les mesures. Le risque augmente dans les réseaux à neutre isolé ou à forte résistance et dans les installations à longs câbles ; une résistance d’amortissement y remédie.

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