Transformateur de tension

Transformateur de tension
225 kV/100V

La technologie transformateur inductif de tension : il s'agit en fait d'un transformateur à induction classique, mais prévu pour ne délivrer qu'un très faible courant et donc une très faible puissance au secondaire ;

Schéma équivalent d'un transformateur capacitif de tension

Pour de hautes tensions la technologie précédente mène à des noyaux de fer de taille trop importante. Une solution est la technologie transformateur capacitif de tension, qui fonctionne sur le principe du pont capacitif diviseur de tension. La bobine ${\displaystyle L_{1}}$ est choisie de sorte à vérifier la formule [2]:

${\displaystyle f_{0}={1 \over 2\cdot \pi \cdot {\sqrt {L_{1}\cdot (C_{1}+C_{2})}}}}$

Avec ${\displaystyle f_{0}}$ la fréquence du réseau, 50 Hz en Europe. Le transformateur sert à faire paraître la résistance infinie (elle est multipliée par le rapport de conversion). Dans ces conditions, on obtient :

${\displaystyle {\frac {U_{2}}{U_{1}}}={\frac {C_{1}}{C_{1}+C_{2}}}}$

Ce rapport est indépendant de la charge, ce qui était un avantage du temps où les protections sur le réseau étaient analogiques[2].

Ce dispositif peut être associé à un transformateur à induction. Un montage du même type permet le couplage d'un système de télécommunication par courants porteurs pour communiquer sur les lignes à haute tension.

Le développement de capteurs optiques utilisant l'effet Pockels est actuellement très actif [4]. Le fonctionnement consiste à utiliser la propriété de biréfringence qui se développe dans certains matériaux quand ils sont soumis à un champ électrique. On envoie un faisceau de lumière dans le matériau (un alliage de bismuth et de germanium[4]) et en mesurant son déphasage on est normalement capable d'en déduire la valeur du champ et donc de la tension. L'un des principaux avantages est que l'électronique est alors complètement isolée des parties sous haute tension, le risque de surtension est ainsi éliminé et des économies sur l'isolation peuvent être réalisées. Les premiers prototypes ont été réalisés à la BTU Cottbus en 2002[5], ABB prépare leur sortie commerciale. En 2004, Harlow écrit que leurs coûts initiaux élevés limitent leur usage[6].

Les transformateurs de tension piézo-optiques utilisent un cristal aux propriétés piézoélectriques pour déterminer le champ électrique. Une fibre optique est enroulée autour d'un cristal piézoélectrique qui se déforme sous l'influence de la tension. Ces déformations influent sur l'interférence entre les modes LP₀₁ et LP₁₁. Le phénomène dépend de la température, une correction doit donc être faite. Les vibrations mécaniques peuvent également être une source d'erreur. Le capteur est isolé dans du SF6[7] - [8].

La définition de l'erreur de tension étant :

${\displaystyle erreur\quad de\quad tension\quad \%={K_{n}\cdot U_{s}-U_{p} \over U_{p}}\cdot 100}$

Où

${\displaystyle K_{n}}$ est le rapport de transformation assigné

${\displaystyle U_{p}}$ est la tension primaire

${\displaystyle U_{s}}$ est la tension secondaire[10].

• (de) « Cours très complet et très bien illustré de l'École polytechnique fédérale de Zurich sur les transformateurs de mesure » (consulté le 10 avril 2012)

• Michel Aguet et Michel Ianoz, Haute tension, vol. XXII, Lausanne, Presses polytechniques et universitaires romandes, coll. « Traité d'électricité », 2004, 425 p. (ISBN 2-88074-482-2, lire en ligne), p. 232
• (de) Andreas Kuechler, Hochspannungstechnik, Grundlagen, Technologie, Anwendungen, Berlin, Springer, 2005, 543 p. (ISBN 3-540-21411-9, lire en ligne), p. 365
• (en) James H. Harlow, Electric power transformer engineering, CRC Press, 2004, p. 128