Transformateurs de tension (PT) : mesure et protection haute tension
Transformateurs de tension : Les yeux du réseau
Les transformateurs de tension (PT), aussi appelés transformateurs de mesure de tension (VT), sont des transformateurs d'instrumentation qui abaissent les hautes tensions du système (kV–HTA) à des tensions basses standardisées (typiquement 120V ou 115V secondaire) pour la mesure, la protection et le contrôle — isolant sûrement le personnel et les équipements.
Fonction principale
- Ratio : ex: 13,8kV : 120V = 115:1. Spires primaire >> spires secondaire.
- Classe de précision : Mesurage (0,3, 0,6, 1,2) — erreur ratio/phase serrée pour facturation. Protection (1,2, 3,0, 5,0) — reproduction fidèle pendant défauts/transitoires.
- Charge (Burden) : Puissance apparente des appareils connectés (relais, compteurs, transducteurs). Ne doit pas dépasser charge nominale (ex: 50VA, 100VA, 200VA) sinon précision dégrade.
- Facteur de tension : 1,2× continu (1,5× 30s pour neutre efficacement mis à terre ; 1,9× 8h pour neutre non efficacement mis à terre).
Types de construction
| Type | Plage tension | Isolation | Application |
|---|---|---|---|
| Inductif (enroulé) | ≤ 69 kV | Huile / Résine / Gaz (SF6) | Poste, appareillage, mesurage |
| Capacitif (CVT / CCVT) | 69 kV – 765 kV+ | Diviseur capacitif + EMU | Lignes transport, couplage CPL |
| Optique (OVT) | Jusqu'à 1200 kV | Effet Pockels (électro-optique) | UHT, smart grid, large bande passante |
Transformateur de tension capacitif (CVT) - Approfondissement
Les CVT utilisent un diviseur de tension capacitif (C1, C2) pour prélever une fraction de la tension ligne, alimentée vers une Unité Electromagnétique (EMU) (réacteur compensation + transformateur abaisseur). Le réacteur accorde la réactance capacitive du diviseur, permettant la transformation linéaire. Bonus : Couplage porteuse pour CPL (Communication par Courants Porteurs) via piège haute fréquence.
Applications critiques
- Protection relais : Distance (21), Sur/sous-tension (59/27), Synchro-vérification (25). Précision PT pendant défauts = bon déclenchement/non-déclenchement.
- Mesurage facturation : PT classe 0,15S/0,3S + TC = précision facturation.
- Synchro-vérification / Réenclenchement auto : Comparaison amplitude/phase/fréquence tension.
- SCADA / EMS : Télémesure temps réel V, FP, MW/MVAR.
- Suppression ferrorésonance : CVT incluent résistance amortissement ; PT inductifs peuvent nécessiter enroulement tertiaire anti-ferrorésonance.
Sécurité et installation
- Fusibles primaire : Fusibles limitateurs courant (classe E) côté HT — protège PT, pas aval.
- Mise à terre secondaire : Une borne (généralement X2/Y2) mise à terre à première boîte — empêche flottement couplage capacitif, assure sécurité.
- Jamais court-circuiter secondaire : Contrairement aux TC, court-circuit secondaire PT = courant massif → destruction PT. Fusibles protègent primaire.
- Polarité : H1–X1, H2–X2 (soustractive) standard. Critique pour éléments directionnels relais.
Résumé
Les PT sont l'interface de précision entre le système haute tension et le cerveau basse tension (relais, compteurs, SCADA). Sélection correcte (type, ratio, classe, charge), installation (fusibles, mise à terre, polarité) et maintenance (test isolation, vérification ratio) sont non-négociables pour fiabilité et sécurité du système.