Q1 : Quelle taille de transformateur faut-il pour une installation solaire photovoltaïque de 150 kW ?

Il convient d’adapter le transformateur à la puissance de sortie CA de l’onduleur, et non à la puissance crête (DC) du champ solaire. Un champ de 150 kWc est généralement associé à une capacité d’onduleur de 120 à 150 kW, car les modules atteignent rarement leur puissance nominale et le côté CC est souvent surdimensionné (ratio de 1,1 à 1,2). Un transformateur de 160 kVA couvre ces besoins tout en offrant une marge pour la puissance réactive et une extension future. Règle empirique : kVA du transformateur ≈ kW CA de l’onduleur ÷ 0,9, puis arrondir à la valeur nominale standard supérieure.

Q2 : Le même transformateur peut-il être utilisé pour un fonctionnement raccordé au réseau et en site isolé (hors réseau) ?

Oui, un transformateur est bidirectionnel, et ce modèle est conçu pour fonctionner dans les deux sens. En mode raccordé au réseau, il élève la tension de sortie de l’onduleur de 0,4 kV à 11 kV pour l’injection ; en mode îloté, il abaisse la tension du mini-réseau (11 kV) à 400/230 V pour alimenter les charges du site. Ce qui diffère entre les deux modes, ce n’est pas le transformateur lui-même, mais la mise à la terre et les protections : le neutre BT doit être mis à la terre (régime TN-S ou TT) en mode îloté, tandis que la protection contre le fonctionnement en îlotage intempestif n’est requise qu’en mode raccordé au réseau.

Q3 : Pourquoi les pertes à vide sont-elles plus importantes que les pertes en charge pour un transformateur solaire ?

Parce que le transformateur reste sous tension bien plus longtemps que la centrale ne produit d’électricité. Un champ photovoltaïque fonctionne avec un facteur de charge de 12 à 20 %, alors que le transformateur reste sous tension (11 kV) pendant les 8 760 heures de l’année, y compris la nuit. Pour une unité de 160 kVA, les pertes à vide représentent environ 63 % des pertes annuelles en application photovoltaïque, contre environ 43 % en application éolienne. C’est pourquoi la conception de classe S22 (niveau 1, soit 170 W) est plus déterminante ici que pour un transformateur de distribution soumis à une charge conventionnelle.

Q4 : Vers quelle tension un transformateur solaire de 160 kVA élève-t-il la tension ?

Pour cette unité, les tensions standard vont de 0,4 kV à 11 kV. Le 11 kV est la tension de distribution courante au Royaume-Uni, dans une grande partie de l’Asie, de l’Afrique, du Moyen-Orient et en Australie ; le 10 kV est la norme en Chine et le 13,8 kV dans certaines régions des Amériques. L’enroulement haute tension (HT) est configurable de 10 kV à 24 kV, avec des options à 33 kV et 35 kV pour les lignes d’alimentation plus longues. Les configurations pour l’éolien utilisent généralement une tension de 0,69 kV côté basse tension (BT).

Q5 : La tension côté BT peut-elle être de 0,69 kV pour une éolienne ?

Oui. La tension de sortie standard de la génératrice de la plupart des éoliennes de moyenne puissance est de 690 V ; ce transformateur est donc fourni avec un enroulement BT de 0,69 kV adapté à cette application. Pour les systèmes photovoltaïques (PV) fonctionnant à 1 500 V, l’enroulement BT est de 0,8 kV. Le rapport de transformation, le couplage (indice horaire), la plage de réglage des prises et la fréquence sont tous configurables à la commande.

Q6 : Les onduleurs solaires peuvent-ils endommager le transformateur en raison des harmoniques ?

Les onduleurs modernes respectent les limites des normes IEEE 519 et IEC 61000-3-12, avec un taux de distorsion harmonique du courant (THDi) généralement inférieur à 3–5 % ; l’échauffement dû aux harmoniques est donc bien moins important que sur les sites de recharge rapide en courant continu (DC). Deux effets liés aux onduleurs doivent toutefois être pris en compte lors de la spécification : l’injection de courant continu, qui sature le noyau magnétique et augmente le courant de magnétisation, le bruit audible ainsi que les pertes à vide ; et le courant harmonique cumulé de plusieurs onduleurs raccordés à un même transformateur, un facteur que nous intégrons dans la conception des enroulements conformément à la norme IEEE C57.110.

Q7 : Un transformateur pour installation photovoltaïque nécessite-t-il un changeur de prises en charge ?

Généralement non. Des prises hors tension de ±2 × 2,5 % suffisent pour compenser les variations normales du réseau. L’investissement dans un changeur de prises en charge (OLTC) ou une plage de réglage plus large (±5 %) se justifie lorsque la centrale est raccordée à une ligne rurale de faible puissance ; en effet, l’injection de puissance augmente la tension au point de raccordement et, sur une ligne longue, cette tension peut dépasser les limites admissibles en milieu de journée. Avant de prendre une décision, demandez au gestionnaire de réseau le niveau de courant de court-circuit et l’étude d’élévation de tension.

Q8 : Que devient le transformateur la nuit, lorsque les onduleurs cessent de fonctionner ?

Il reste sous tension côté 11 kV et ne consomme que l’énergie correspondant aux pertes à vide (environ 170 W pour le modèle S22, soit près de 1 490 kWh par an). Deux caractéristiques de conception sont ici importantes : la cuve étanche empêche l’aspiration d’air humide lors du refroidissement nocturne (cause fréquente de dégradation de l’isolation sur les sites d’énergies renouvelables) ; par ailleurs, si le propriétaire souhaite supprimer totalement ces pertes nocturnes, il est possible de déconnecter le côté haute tension, une option que nous pouvons intégrer au schéma de protection.

Q9 : Un transformateur à bain d’huile peut-il être installé dans une centrale solaire ou un parc éolien ?

Oui ; c’est la solution privilégiée pour les sites d’énergies renouvelables en extérieur, car elle est plus économique par kVA et supporte mieux les charges intermittentes que les transformateurs de type sec. Les réglementations locales imposent généralement une cuve de rétention ou une distance de sécurité adéquate ; certaines autorités restreignent l’usage d’huile minérale à proximité de forêts, de zones de captage d’eau ou de sites protégés. Pour ces cas, l’utilisation d’esters naturels constitue une alternative biodégradable offrant un point d’inflammation plus élevé.

Q10 : Ce type de transformateur est-il adapté aux conditions désertiques, à la haute altitude ou aux sites côtiers ?

La conception standard couvre une plage de température ambiante de -25 °C à +40 °C et une altitude allant jusqu’à 1 000 m. Au-delà de 1 000 m, la moindre densité de l’air réduit la capacité de refroidissement ; une conception spécifique pour la haute altitude ou un déclassement de la puissance nominale est alors nécessaire (cas fréquent pour les installations photovoltaïques sur des plateaux situés à plus de 3 000 m). Les sites désertiques nécessitent généralement une tenue à une température ambiante de +50 °C et une protection contre la corrosion de classe C5-M. Les sites éoliens côtiers et proches du large nécessitent un revêtement C5-M et une étanchéité renforcée des boîtes de câbles.

Q11 : Faut-il choisir une huile ester naturelle plutôt qu’une huile minérale ?

Privilégiez l’huile ester lorsque le site est sensible sur le plan environnemental ou soumis à des restrictions d’incendie : elle est facilement biodégradable, son point d’éclair est supérieur à 300 °C contre environ 160 °C pour l’huile minérale, et elle absorbe l’humidité, ce qui ralentit le vieillissement du papier et peut prolonger la durée de vie de l’isolation. Les inconvénients sont un coût initial plus élevé, une viscosité plus importante (prise en compte dans la conception du système de refroidissement) et la nécessité de confirmer son acceptation par le fournisseur d’énergie. Pour un site photovoltaïque ou éolien standard en plein champ, l’huile minérale reste le choix le plus économique.

Q12 : Quel est le délai de livraison et comment l’unité est-elle emballée ?

Le délai de production est généralement de 3 à 6 semaines, selon la classe de tension, le degré de perte et la quantité commandée. Les unités sont expédiées remplies d’huile et scellées en usine sur une palette en bois renforcée d’acier, enveloppées dans un film barrière contre l’humidité avec dessiccant, avec traversées HT et BT et boîtes de câbles protégées par du contreplaqué, équipées d’anneaux de levage et d’indicateurs de choc/inclinaison. Un emballage complet en contreplaqué pour l’exportation est disponible ; lorsque la réglementation du pays de destination l’exige, l’unité peut être expédiée vidangée avec de l’huile dans des fûts scellés. Le poids brut final, les dimensions de la caisse et la liste de colisage sont confirmés avant l’expédition.

Expédié rempli d’huile et scellé en usine sur une palette en bois renforcée d’acier, enveloppé dans un film pare-humidité avec agent déshydratant ; traversées HT et BT ainsi que boîtiers de raccordement protégés par des panneaux en contreplaqué ; équipé d’anneaux de levage et d’indicateurs de choc et de basculement. Adapté au transport maritime, routier et ferroviaire ; caisse d’exportation complète en contreplaqué disponible sur demande. Si la réglementation de destination l’exige, l’unité peut être expédiée vidangée, avec l’huile conditionnée dans des fûts scellés. Le poids brut final, les dimensions de la caisse et la liste de colisage sont confirmés avant l’expédition.