Transformateur pour usine de traitement d’eau : sélection, dimensionnement et applications

Usines de traitement de l'eaune pardonnent pas vraiment les coupures de courant.Pompesje dois continuer à courir,souffleursbesoin de maintenir l'aération,systèmes de filtrationdoit rester en ligne, etéquipement de contrôledoit maintenir l'ensemble du processus en mouvement. Derrière tous ces équipements électriques se cache généralement un élément d’infrastructure important : letransformateur pour station de traitement d'eaucandidatures.

Choisir le bon transformateur ne consiste pas simplement à examiner la puissance totale en kVA et à choisir la prochaine taille disponible. Les installations d’eau et de traitement des eaux usées présentent leurs propres défis en matière d’électricité. Les gros moteurs peuvent consommer des courants de démarrage élevés, les VFD peuvent introduire des harmoniques et l'environnement de fonctionnement peut être humide, poussiéreux ou chimiquement agressif. Un transformateur doit être sélectionné en tenant compte de ces conditions.

Pour les entrepreneurs EPC, les ingénieurs électriciens, les propriétaires d’usines et les équipes d’approvisionnement, obtenir les spécifications du transformateur dès le début peut éviter bien des problèmes plus tard.

Qu’est-ce qu’un transformateur pour une usine de traitement d’eau ?

A transformateur d'usine de traitement de l'eauest utilisé pour modifier la tension électrique entrante à un niveau adapté au système de distribution et à l'équipement de l'usine.

Une configuration électrique typique peut ressembler à ceci :

Alimentation électrique → Appareillage moyenne tension → Transformateur → Appareillage basse tension → MCC/PCC → Pompes, soufflantes, moteurs et équipements auxiliaires

La tension secteur entrante peut varier en fonction du pays et du projet. Les niveaux courants de moyenne tension-incluent 11 kV, 22 kV et 33 kV. Le transformateur abaisse ensuite cette tension jusqu'à un niveau de tension faible - utilisable tel que 400 V, 415 V ou 480 V.

Bien entendu, le rapport de tension réel doit toujours être basé sur l’alimentation électrique et les exigences en matière d’équipement du projet.

La tâche principale du transformateur est simple : fournir une alimentation électrique stable et fiable. Mais dans une station d’épuration, il y a un peu plus que cela.

Quel type de transformateur convient ?

Il n’y a pas de réponse universelle ici. Le meilleur transformateur dépend de la taille de l'usine, du niveau de tension, de l'emplacement, des conditions environnementales et du profil de charge.

Pour les stations d'épuration plus grandes avec des charges de moteur importantes, untransformateur immergé dans l'huile-peut être un choix pratique, en particulier pour les sous-stations extérieures. Ces transformateurs assurent un refroidissement efficace et sont disponibles dans une large gamme de capacités.

Pour les locaux électriques intérieurs,transformateurs-de type secsont souvent plus pratiques. Il n'y a pas d'huile de transformateur à gérer et ils peuvent être installés à proximité des équipements de distribution basse tension-de l'usine lorsque la salle est correctement conçue.

Un transformateur en résine coulée est une autre option où la résistance à l’humidité et le fonctionnement en intérieur sont importants.

Comment dimensionner un transformateur pour une usine de traitement d'eau

Le dimensionnement du transformateur mérite une attention particulière. Le simple fait d’additionner les valeurs nominales de chaque moteur et appareil électrique donnera généralement une réponse trop simpliste.

Une usine de traitement d’eau ne fait pas nécessairement fonctionner chaque charge à pleine capacité en même temps. Les pompes peuvent fonctionner en fonction de la demande en eau, les soufflantes peuvent être contrôlées par des VFD et certains équipements de traitement peuvent fonctionner par intermittence.

Dans le même temps, plusieurs charges peuvent avoir un impact significatif sur le choix du transformateur.

Un calcul simplifié peut s’écrire :

Transformateur kVA=Demande maximale (kW) ÷ Facteur de puissance

Par exemple, si la demande maximale de l'installation est de 1 000 kW et que le facteur de puissance est de 0,90 :

1 000 ÷ 0.90=environ 1 111 kVA

Cela ne signifie pas que le projet doive automatiquement commander un transformateur de 1 111 kVA. Les valeurs nominales standard du transformateur, la marge de conception, le démarrage du moteur, les harmoniques, la température ambiante, l'expansion future et la redondance doivent tous être pris en compte avant la sélection de la valeur nominale finale.

En d’autres termes, le calcul est un point de départ et non l’ensemble de la conception.

Démarrage du moteur et charges de pompe importantes

Grandes pompes et soufflantespeut rendre le dimensionnement du transformateur un peu délicat.

Lorsqu'un gros moteur démarre directement sur la ligne, son courant de démarrage peut être plusieurs fois supérieur à son courant de fonctionnement normal. Si plusieurs gros moteurs démarrent en même temps, la demande temporaire peut devenir importante et provoquer des chutes de tension.

C'est l'une des raisons pour lesquelles les-conditions de démarrage du moteur doivent être examinées lors de la sélection d'untransformateur pour station de traitement d'eauprojets.

De nombreuses installations modernes utilisent des démarreurs progressifs ouVFDpour améliorer le contrôle moteur et réduire le stress au démarrage. Ces dispositifs peuvent rendre le processus de démarrage beaucoup plus facile sur le système électrique. Mais ils introduisent une autre considération : les harmoniques.

VFD et harmoniques

Les VFD sont de plus en plus courants dans les installations de traitement de l’eau. Ils permettent aux pompes et aux soufflantes de fonctionner à la vitesse réellement nécessaire au lieu de simplement fonctionner à pleine vitesse en permanence. Cela peut conduire à des économies d’énergie significatives.

Le compromis est que les VFD sont des charges non linéaires et peuvent produire des courants harmoniques.

Si les harmoniques deviennent excessives, elles peuvent contribuer à un échauffement supplémentaire du transformateur, à une augmentation des pertes, à une distorsion de tension et à des problèmes avec les équipements électriques sensibles.

Pour les installations comportant un grand nombre de VFD, les ingénieurs peuvent donc envisagerTransformateurs classés K-, transformateurs d'atténuation-des harmoniques, des filtres d'harmoniques ou d'autres solutions-de qualité d'alimentation.

Il n'est cependant pas nécessaire de spécifier automatiquement un transformateur spécial pour chaque application VFD. La décision doit être basée sur le système électrique réel et le contenu harmonique mesuré ou calculé.

Installation intérieure et extérieure

L’environnement autour du transformateur compte plus qu’il n’y paraît à première vue.

Les installations extérieures de traitement de l’eau peuvent exposer les équipements électriques à la pluie, à l’humidité, aux changements de température, à la poussière et aux substances corrosives. Les enceintes des transformateurs, la protection des surfaces, la ventilation et les dispositions de refroidissement doivent donc être sélectionnées en fonction des conditions réelles du site.

Les installations intérieures ont leurs propres exigences. La salle des transformateurs a besoin d'une ventilation suffisante, de dégagements appropriés, de conditions ambiantes appropriées et d'un accès adéquat pour l'inspection et la maintenance.

Si la station d'épuration est proche de la côte ou fonctionne dans une atmosphère contenant des produits chimiques corrosifs, la protection contre la corrosion mérite une attention particulière. C’est l’un de ces détails qui peuvent sembler mineurs lors de l’approvisionnement mais qui deviennent coûteux à réparer par la suite.

Fiabilité, redondance et protection

Pour les infrastructures hydrauliques critiques, la redondance des transformateurs peut être envisagée. Une usine peut utiliser deux transformateurs ou plus afin que les charges essentielles puissent continuer à fonctionner si une unité est mise hors ligne.

Le système électrique pourrait également combiner des transformateurs avec des générateurs de secours et des systèmes de transfert automatique. Là encore, la bonne approche dépend des exigences du processus de l'usine et des réglementations locales.

La protection des transformateurs est tout aussi importante. En fonction du type de transformateur et du niveau de tension, le système peut inclure une protection contre les surintensités, une protection contre les courts-circuits-, une surveillance de la température, une protection contre les surtensions, une protection différentielle et d'autres dispositifs de protection.

Le transformateur ne doit pas être traité comme un équipement autonome. Sa protection doit être correctement coordonnée avec les appareillages en amont et en aval.

Normes et spécifications du transformateur

Les projets internationaux de traitement de l’eau font souvent référenceCEI 60076pour les exigences en matière de transformateur, tandis que les projets en Amérique du Nord peuvent utiliser desIEEE C57normes.

La spécification finale du transformateur peut couvrir la puissance nominale, le rapport de tension, le niveau d'isolation, l'échauffement, l'impédance, la capacité de tenue aux courts-circuits, la méthode de refroidissement, le niveau de bruit, l'efficacité, les exigences du changeur de prise, la protection du boîtier et les tests.

Le point important est de construire le cahier des charges autour du projet lui-même. Une fiche technique générique du transformateur est rarement suffisante pour une installation de traitement complexe.

Transformateur Yawei pour les applications de traitement de l'eau

Transformateur Cie., Ltd de Jiangsu Yawei.fournit de l'énergie etsolutions de transformateurs de distribution pour les projets industriels et d’infrastructures.

Pour untransformateur pour station de traitement d'eau, le transformateur peut être conçu en fonction du niveau de tension, de la capacité, des caractéristiques de charge, de l'environnement d'installation et des normes applicables du projet. Selon l'application, cela peut inclure des solutions de transformateurs de type-immergés dans l'huile ou de type sec-.

Pour les entrepreneurs EPC et les propriétaires d’usines, une communication précoce avec le fabricant du transformateur peut rendre le processus d’approvisionnement beaucoup plus fluide. Le partage de la liste de charge, des exigences de tension, des informations sur le moteur, du pourcentage VFD, des conditions d'installation et des plans d'expansion futurs donne au fabricant une bien meilleure base pour la sélection du transformateur.

Conclusion

A transformateur pour station de traitement d'eaules applications ont un travail assez exigeant. Il doit alimenter de manière fiable les pompes, les soufflantes, les moteurs, les systèmes de contrôle et autres équipements, souvent pendant de longues périodes avec très peu de tolérance aux temps d’arrêt.

Le bon transformateur est donc sélectionné en regardant au-delà de la capacité de base en kVA. Le démarrage du moteur, les harmoniques du VFD, le facteur de puissance, les conditions d'installation, l'expansion future, la redondance, le refroidissement et la protection sont tous importants.

Pour les usines municipales de traitement des eaux, les installations de traitement des eaux usées, les stations de pompage et les projets d'eau industrielle, un transformateur correctement conçu constitue la base électrique pour un fonctionnement stable et efficace de l'usine. Et lorsque le transformateur est correctement spécifié dès le départ, le reste du système électrique tend à être beaucoup plus facile à gérer.

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