Avec le développement rapide des de construction industrielle mondiale , mises à niveau des infrastructures électriques et des projets d'énergie renouvelable , la demande à déploiement rapide , hautement fiables et d'équipements de distribution d'énergie modulaires continue de croître. traditionnelles La construction de sous-stations implique généralement un long processus, comprenant de travaux publics, , l'achat d'équipements , l'installation sur site , du câblage secondaire et la mise en service . Pour à grande échelle , les projets industriels éloignés les projets énergétiques et les projets avec des délais serrés, les approches conventionnelles sont souvent confrontées à des défis tels que de longues périodes de construction, une coordination de chantier complexe et des difficultés de contrôle qualité..

La sous-station à unités articulées s’est imposée comme une solution avancée de distribution d’énergie intégrée en réponse à ces défis. Grâce à une conception préfabriquée en usine , le système intègre des composants électriques clés, notamment des transformateurs de puissance, , des appareillages de commutation moyenne tension, , des systèmes de distribution basse tension, , des dispositifs de protection et de contrôle , ainsi que des équipements auxiliaires, dans une unité de sous-station modulaire complète..

L'assemblage majeur, le raccordement électrique et les tests en usine sont terminés avant le transport vers le site du projet. Par rapport aux méthodes de construction traditionnelles, cette approche réduit considérablement les travaux d'installation sur site , améliore la fiabilité et la cohérence des équipements , raccourcit le temps de mise en service du projet et améliore l'efficacité globale du système électrique..

La sous-station à unité articulée est largement utilisée dans les parcs industriels, , les réseaux de distribution d'énergie urbains, , les projets d'énergie renouvelable, , les centrales solaires, , les projets d'énergie éolienne , , les développements d'infrastructures et les systèmes d'alimentation électrique temporaires..

Selon les données d’études de marché, le marché mondial des sous-stations préfabriquées continue de connaître une croissance constante. L'expansion de la fabrication industrielle , la construction rapide de centres de données , l'augmentation des investissements dans les projets solaires photovoltaïques et éoliens et la modernisation des réseaux électriques entraînent une forte demande de sous-stations modulaires et de solutions électriques intégrées..

Pour les services publics, , les entrepreneurs EPC , , les entreprises industrielles et les développeurs d'énergies renouvelables , une compréhension complète de la structure, des spécifications techniques et des scénarios d'application des sous-stations articulées peut améliorer l'efficacité de la planification des projets , optimiser la conception de la distribution d'énergie et réduire les risques d'exploitation et de maintenance à long terme..

I. Qu'est-ce qu'une sous-station à unité articulée ?

Une sous-station à unité articulée est un système de distribution d'énergie complet conçu et fabriqué en usine qui combine plusieurs composants électriques dans une unité d'alimentation entièrement intégrée grâce à une approche de conception modulaire..

traditionnels Les systèmes de sous-stations sont généralement installés sur site selon un processus étape par étape : appareillage moyenne tension → transformateur de puissance → équipement de distribution basse tension → système de protection et de contrôle . Chaque composant est transporté séparément jusqu'au site du projet, suivi de l'installation mécanique, des connexions électriques , du câblage secondaire et de la mise en service du système.

En revanche, une sous-station d'unité articulée complète les principaux processus de conception et d'assemblage au cours de la production en usine, y compris la conception de l'agencement des équipements, , les connexions des jeux de barres internes , , installation du circuit de contrôle , la configuration du système de protection de l' et les tests d'acceptation en usine (FAT) . Après le transport vers le site, seules la préparation de base des fondations, le levage et le positionnement de l'équipement, la connexion des câbles et la mise en service finale sont nécessaires avant que le système puisse être mis sous tension et mis en service.

Le terme « Articulé » reflète la connexion coordonnée et l'interaction entre plusieurs modules fonctionnels à l'intérieur de la sous-station. Bien que le système soit composé de plusieurs unités électriques indépendantes , il est conçu, exploité et géré comme une solution complète et intégrée de distribution d'énergie..

Selon IEEE C37.121-2020 , une sous-station unitaire est principalement utilisée pour la transformation de tension dans les systèmes électriques triphasés et se compose d'un transformateur ainsi que des équipements électriques primaires et secondaires associés . Il couvre les applications de sous-stations unitaires triphasées avec des tensions primaires allant de 601 V à 52 kV..

Sur le marché chinois, des produits similaires sont communément appelés sous-stations préfabriquées , sous , ou -stations compactes . Selon la norme GB/T 17467-2020 pour les sous-stations préfabriquées haute tension/basse tension , une sous-station préfabriquée est un ensemble électrique complet qui intègre d'appareillage de commutation haute tension , des transformateurs de puissance et des équipements de distribution basse tension dans la même structure d'enceinte.

Une sous-station unitaire typique se compose principalement des composants clés suivants :

1. Transformateur de puissance

Le transformateur de puissance est le composant principal d'une sous-station articulée , responsable de la conversion de l'énergie électrique entre différents niveaux de tension. Les combinaisons de tension courantes incluent 33 kV/11 kV, , 69 kV/13,8 kV, , 132 kV/33 kV et 220 kV/33 kV..

Le système peut être équipé soit d'un transformateur immergé dans l'huile , soit d'un transformateur de type sec moulé en résine époxy..

• Les transformateurs immergés dans l'huile présentent une grande capacité, d'excellentes performances de dissipation thermique et une fiabilité opérationnelle élevée. Ils sont largement utilisés dans les projets de réseaux électriques , , les grandes installations industrielles et les sous-stations d'énergie renouvelable..

• Les transformateurs de type sec moulés en résine époxy offrent des avantages tels qu'aucun risque de fuite d'huile, des performances élevées en matière de sécurité incendie et de faibles exigences de maintenance. Ils sont couramment appliqués dans des bâtiments commerciaux , , les centres de données , les systèmes de distribution d'énergie urbains et dans d'autres endroits soumis à des exigences strictes en matière de sécurité et d'environnement.

2. Appareillage moyenne tension

L' appareillage moyenne tension est responsable de de distribution d'énergie , la protection des lignes et de l'isolation des équipements au sein de la sous-station.

Il comprend généralement :

• Disjoncteurs à vide (VCB)

• Disjoncteurs SF₆

• Interrupteurs de charge

• Sectionneurs

• Sectionneurs de terre

Ces dispositifs permettent une interruption rapide des pannes , une maintenance sûre des équipements et un ajustement flexible des modes de fonctionnement, garantissant ainsi la fiabilité et la sécurité du système de distribution d'énergie moyenne tension..

3. Système de distribution basse tension

Le système de distribution basse tension fournit de l’énergie électrique aux utilisateurs finaux et aux charges finales.

Il comprend généralement :

• Appareillage d'arrivée basse tension

• Panneaux de départ

• Armoires de condensateurs de correction du facteur de puissance

• Modules de surveillance intelligents

La configuration du système doit être personnalisée en fonction des caractéristiques de la charge, y compris le nombre de départs, du courant nominal , la capacité de court-circuit et les exigences du circuit de secours, garantissant une distribution d'énergie basse tension stable et efficace..

4. Système de protection et de contrôle

modernes Les sous-stations adoptent de plus en plus de solutions numériques de protection et de contrôle pour améliorer la fiabilité opérationnelle et les niveaux d'automatisation.

Les principales fonctions incluent :

• Protection contre les surintensités

• Protection contre les courts-circuits

• Protection contre les défauts à la terre

• Surveillance de la température

• Communication et surveillance à distance

En adoptant le protocole de communication CEI 61850 , le système peut réduire le nombre de câbles de commande, améliorer l'efficacité de la transmission des données, prendre en charge un fonctionnement et une maintenance intelligents et activer des fonctions avancées telles que de surveillance à distance , l'évaluation de l'état et la maintenance prédictive..

5. Structure du boîtier

L' enceinte de la sous-station protège non seulement les équipements électriques internes, mais garantit également un fonctionnement fiable dans différentes conditions environnementales.

Les principales considérations de conception comprennent :

• Protection imperméable

• Protection contre la poussière

• Résistance à la corrosion

• Résistance aux UV

• Protection contre les chocs mécaniques

Les indices de protection courants incluent IP54 , , IP55 et IP65..

Pour les environnements difficiles tels que les zones côtières, les régions à haute température et les zones désertiques, des mesures de conception supplémentaires sont nécessaires, notamment des revêtements anticorrosion améliorés , des structures d'étanchéité améliorées , des systèmes de ventilation optimisés et des solutions avancées de gestion thermique pour garantir la fiabilité des équipements à long terme.

II. Spécifications techniques typiques

Spécifications techniques du poste à unité articulée

La conception d'une sous-station à unité articulée est très flexible et peut être personnalisée en fonction de différents scénarios d'application, , des niveaux de tension d'alimentation et des exigences de charge . Les spécifications techniques typiques sont les suivantes :

La configuration d'une sous-station à unité articulée peut être ajustée en fonction des exigences spécifiques du projet.

Pour les grands parcs industriels , les configurations typiques incluent des systèmes 11kV/0,4kV ou 22kV/0,4kV avec des capacités de transformateur allant de 2 500 kVA à 5 000 kVA..

Pour les projets d'énergie renouvelable , les principales considérations incluent les systèmes élévateurs de 35 kV , de grande capacité de transformateurs de puissance , les systèmes de protection de connexion au réseau et les fonctions de surveillance à distance..

Pour les projets de distribution d'énergie urbaine , la priorité est généralement donnée à une conception compacte, un fonctionnement silencieux, une apparence esthétique et des capacités d'exploitation et de gestion intelligentes.

Types courants de sous-stations unitaires sur le marché chinois

III. Analyse des composants de base

1. Transformateur de puissance

Le transformateur de puissance est le composant principal d'une sous-station articulée , déterminant l' de la capacité d'alimentation électrique , efficacité énergétique globale et la fiabilité opérationnelle du système.

La sélection du transformateur doit prendre en compte les facteurs clés suivants :

Exigences de charge

La demande de charge actuelle et les besoins d’expansion futurs doivent être calculés, notamment :

• Équipement de production industrielle

• Charges du moteur

• Systèmes CVC

• Systèmes d'éclairage

• Matériel informatique

• Équipements pour les énergies renouvelables

Si la capacité du transformateur est insuffisante, cela peut entraîner un fonctionnement en surcharge à long terme, une augmentation de la température, un vieillissement accéléré de l'isolation et une durée de vie réduite.

D’un autre côté, une capacité excessive du transformateur augmente les coûts d’investissement initiaux et les pertes à vide, réduisant ainsi l’efficacité opérationnelle globale.

Par conséquent, la conception technique réserve généralement une marge de capacité appropriée pour répondre à la croissance future de la charge.

Niveau de court-circuit

Le maximum courant de court-circuit , le pouvoir de coupure du disjoncteur et la capacité de tenue du jeu de barres doivent être soigneusement évalués lors de la sélection du transformateur.

Les grands projets industriels nécessitent généralement des niveaux de tenue aux courts-circuits :

• 25 kA

• 31,5 kA

• 40 kA ou plus

pour garantir un fonctionnement sûr dans des conditions de panne.

Capacité de régulation de tension

Les charges industrielles subissent souvent des fluctuations importantes, nécessitant des transformateurs dotés d'excellentes performances de régulation de tension..

Les méthodes courantes de réglage de la tension comprennent :

• Changeur de prises hors circuit (OCTC)

• Changeur de prises en charge (OLTC)

Pour les applications à charge critique telles que :

• Aciéries

• Usines chimiques

• Centres de données

• Grandes installations de fabrication

Les transformateurs changeurs de prises en charge (OLTC) sont plus largement adoptés car ils peuvent réguler la tension sans interrompre l'alimentation électrique, améliorant ainsi la stabilité du système et la qualité de l'énergie.

2. Système d'appareillage de commutation

Le système d'appareillage de commutation remplit des fonctions telles que le contrôle de l'alimentation, la protection et l'isolation électrique. . Les disjoncteurs à vide offrent d'excellentes performances d'extinction d'arc, de faibles besoins de maintenance et une longue durée de vie. Ils sont largement utilisés dans les systèmes moyenne tension de 10 kV, 20 kV et 35 kV..

Les disjoncteurs SF₆ offrent un pouvoir de coupure plus élevé et sont principalement utilisés dans les systèmes de transport à haute tension et les sous-stations de grande capacité . Cependant, avec les exigences croissantes en matière de protection de l’environnement, certains marchés adoptent progressivement des alternatives plus respectueuses de l’environnement.

Les commutateurs de charge sont utilisés pour la commutation de charge normale, l'alimentation électrique du réseau en anneau et les fonctions de protection de base. On les trouve couramment dans les réseaux de distribution et les sous-stations compactes. . Les sectionneurs fournissent un point d'isolement visible pendant la maintenance des équipements, garantissant ainsi la sécurité du personnel d'exploitation.

3. Système de protection et de contrôle

modernes Les sous-stations adoptent largement une protection basée sur des microprocesseurs, des systèmes de surveillance intelligents et des réseaux de communication..

Les principales fonctions comprennent :

• Surveillance en temps réel du courant anormal, de la tension anormale, des défauts à la terre et des conditions de température anormales ;

• Détection rapide des défauts et opération de protection ;

• Isolation des zones défaillantes via des disjoncteurs et une logique de protection , tout en maintenant l'alimentation électrique des zones non affectées.

Le protocole de communication CEI 61850 est devenu une norme importante pour les sous-stations modernes. Ses avantages incluent :

• Réduire le nombre de câbles de commande ;

• Améliorer l'interopérabilité des équipements ;

• Prise en charge de l'exploitation et de la maintenance à distance ;

• Faciliter l’analyse des données et la gestion intelligente des opérations.

4. Conception du boîtier et de la structure

La structure de l'enceinte détermine l'adaptabilité environnementale et la fiabilité de l'équipement.

Pour une protection étanche , la conception comprend généralement :

• Bandes d'étanchéité étanches ;

• Structures imperméables ;

• Dispositifs d'étanchéité des câbles.

Pour la protection contre la corrosion , les solutions courantes comprennent :

• Plaques d'acier galvanisées ;

• Structures en acier inoxydable ;

• Systèmes de revêtement anticorrosion.

Pour les projets côtiers, une protection renforcée contre la corrosion par brouillard salin est requise.

Pour la gestion thermique , la conception de l'enceinte doit inclure :

• Ouvertures de ventilation appropriées ;

• Canaux de circulation d'air optimisés ;

• Systèmes de ventilateurs de refroidissement.

Dans les environnements à haute température, des systèmes de refroidissement à air pulsé supplémentaires et des dispositifs de contrôle de la température peuvent être nécessaires pour maintenir un fonctionnement stable.

5. Système de mise à la terre

Le système de mise à la terre garantit la sécurité du personnel et un fonctionnement fiable de l'équipement.

Ses principales fonctions comprennent :

• Prévenir les chocs électriques ;

• Réduire la tension de défaut ;

• Fournit un chemin de décharge sûr pour les courants de foudre.

Les exigences de conception typiques comprennent :

• Résistance de mise à la terre ≤ 4Ω ;

• Mise à la terre fiable du transformateur ;

• Connexion du boîtier métallique au système de mise à la terre ;

• Mise à la terre de protection contre la foudre conforme aux normes locales.

Pour les grands projets industriels, des facteurs supplémentaires doivent être pris en compte, notamment :

• Liaison équipotentielle ;

• Conception de grille de mise à la terre ;

• Conditions de résistivité du sol.

IV. Avantages clés

Par rapport aux sous-stations traditionnelles de construction civile, les sous-stations à unités articulées intègrent plusieurs modules fonctionnels électriques dans un système très compact. Grâce à la préfabrication en usine et à la fabrication modulaire , ils améliorent l'efficacité de la construction et la fiabilité opérationnelle.

1. Espace requis considérablement réduit

Les sous-stations traditionnelles nécessitent généralement :

• Locaux d'appareillage indépendants ;

• Fondations de transformateurs ;

• Salles de distribution basse tension ;

• Salles de contrôle ;

• Tranchées de câbles ;

• Bâtiments auxiliaires.

Cela entraîne des coûts de construction civile élevés et une occupation importante des terres.

Avec une conception intégrée, la zone d'installation requise peut être considérablement réduite. Dans certains projets de distribution urbaine, l'empreinte au sol peut être réduite de plus de 60 % par rapport aux solutions traditionnelles.

Cet avantage est particulièrement important dans :

• Zones urbaines ;

• Bâtiments commerciaux ;

• Parcs industriels ;

• Emplacements avec des coûts fonciers élevés.

2. Période d'installation considérablement raccourcie

Les sous-stations traditionnelles impliquent plusieurs étapes de construction, notamment :

• Travaux de génie civil ;

• Achat d'équipement ;

• Installation sur site ;

• Pose de câbles ;

• Câblage secondaire ;

• Mise en service du système.

L’ensemble du processus prend souvent plusieurs mois.

Pour les postes à unités articulées , des procédés majeurs tels que :

• Fabrication structurelle ;

• Assemblage électrique ;

• Câblage interne ;

• Tests de performances

sont réalisés en usine.

Les travaux sur site comprennent principalement :

• Préparation des fondations ;

• Levage et positionnement d'équipements ;

• Connexion par câble ;

• Mise en service finale et mise sous tension.

Cela réduit considérablement la période de construction.

La capacité de déploiement rapide offre des avantages évidents dans les domaines suivants :

• Projets d'énergie renouvelable ;

• Projets d'ingénierie à l'étranger ;

• Applications d'alimentation temporaire.

3. Transport et logistique plus pratiques

Les méthodes d'installation traditionnelles nécessitent le transport de plusieurs équipements indépendants, notamment :

• Transformateurs ;

• Panneaux d'appareillage ;

• Armoires de commande ;

• Équipement auxiliaire.

De nombreux travaux de montage sont nécessaires après la livraison sur site.

Avec les sous-stations à unités articulées , la majorité des travaux de fabrication et d'intégration sont réalisés en usine, ce qui permet de :

• Réduire les lots de transport ;

• Simplifier la gestion des équipements du chantier ;

• Minimiser les erreurs d'installation ;

• Réduisez le temps de coordination.

Pour les projets à l’étranger, des équipements hautement intégrés peuvent réduire efficacement les risques de réalisation du projet.

4. Qualité des produits plus contrôlable

Les sous-stations traditionnelles impliquent une grande quantité de travaux sur site, qui peuvent être affectés par :

• Environnement de construction ;

• Expérience du travailleur ;

• Conditions météorologiques ;

• Pression sur le calendrier du projet.

La production en usine permet :

• Assemblage standardisé ;

• Processus de fabrication contrôlés ;

• Tests d'acceptation en usine ;

• Vérification des paramètres.

Les tests typiques en usine incluent :

• Essais d'isolation ;

• Tests de résistance de contact ;

• Tests de fonction de protection ;

• Tests de communication ;

• Tests d'échauffement.

Cela garantit une qualité de produit plus stable et constante.

5. Sécurité accrue et adaptabilité environnementale

La structure fermée réduit l’impact des facteurs environnementaux externes en :

• Prévenir les contacts accidentels du personnel ;

• Réduire les risques d’intrusion animale ;

• Minimiser la contamination par la poussière ;

• Améliorer la résistance aux intempéries.

Pour différentes conditions environnementales :

Zones côtières :

• Protection améliorée contre la corrosion par brouillard salin ;

• Conception résistante à l'humidité ;

• Mesures anti-condensation.

Zones désertiques :

• Niveaux de protection contre la poussière plus élevés ;

• Dissipation thermique améliorée ;

• Protection résistante aux UV.

Zones à climat froid :

• Systèmes de démarrage à basse température ;

• Systèmes de chauffage ;

• Conceptions d'isolation thermique.

6. Excellente capacité d'expansion

La demande d’énergie industrielle moderne continue d’évoluer en raison de :

• Agrandissement de l'usine ;

• Nouvelles lignes de production ;

• Capacité accrue en matière d’énergies renouvelables ;

• Extension du centre de données.

La conception modulaire des sous-stations unitaires permet une expansion future grâce à :

• Ajout d'unités de transformateur supplémentaires ;

• Augmentation de la capacité de réserve ;

• Ajustement des configurations des modules.

Cela les rend particulièrement adaptés pour :

• Parcs industriels ;

• Bases d'énergies renouvelables ;

• Grands centres logistiques.

7. Fonctionnement et entretien plus faciles

La conception modulaire standardisée simplifie la maintenance future.

Les opérateurs peuvent surveiller l’état de l’équipement via :

• Systèmes de surveillance en ligne ;

• Dispositifs de surveillance de la température ;

• Systèmes d'acquisition de paramètres électriques.

Grâce à des configurations intelligentes, le système peut réaliser :

• Surveillance des données à distance ;

• Alarmes de panne ;

• Analyse des opérations ;

• Maintenance prédictive.

Cela apporte une valeur significative pour :

• Sous-stations sans personnel ;

• Projets à l'étranger ;

• Installations industrielles éloignées.

V. Scénarios d'application typiques

1. Réseaux de distribution urbains

Avec l’accélération de l’urbanisation, les sous-stations traditionnelles sont confrontées à des défis tels que :

• Disponibilité limitée des terres ;

• Exigences strictes pour les environnements environnants ;

• Impacts des travaux sur les riverains.

Les sous-stations unitaires articulées peuvent être largement utilisées dans :

• Centres commerciaux ;

• Zones résidentielles ;

• Projets de métro ;

• Bâtiments publics.

Leurs avantages incluent :

• Faible encombrement ;

• Contrôle facile du bruit ;

• Apparence améliorée ;

• Vitesse de construction plus rapide.

Par exemple, un projet de modernisation du réseau d'une ville côtière a remplacé les sous-stations traditionnelles de construction civile par des sous-stations préfabriquées de 10 kV . Le système intègre :

• Alimentations entrantes haute tension ;

• Transformateurs de puissance ;

• Systèmes de distribution basse tension.

Equipé d'un système de surveillance intelligent, il a réalisé :

• Surveillance de tension ;

• Acquisition de données actuelles ;

• Surveillance de la température ;

• Alarmes de panne à distance.

2. Parcs industriels et installations de fabrication

Les industries manufacturières, les usines de transformation des métaux, les industries chimiques et les usines automobiles ont des exigences extrêmement élevées en matière de fiabilité de l’alimentation électrique.

Les sous-stations à unités articulées peuvent être configurées selon les exigences de l'entreprise, notamment :

• Plusieurs unités opérationnelles parallèles ;

• Systèmes d'alimentation double ;

• Systèmes de protection intelligents.

Par exemple, un parc industriel à l’étranger a adopté plusieurs sous-stations compactes de 2 500 kVA . Grâce à un agencement modulaire de distribution d'énergie, le projet a réalisé :

• Alimentation électrique régionale ;

• Pertes de ligne réduites ;

• Fiabilité de l’alimentation améliorée.

Lors d’une expansion future, des unités d’alimentation supplémentaires pourront être rapidement ajoutées pour répondre à la demande croissante en électricité.

3. Projets d'énergie renouvelable

Les centrales solaires photovoltaïques et les parcs éoliens sont généralement situés dans des zones reculées où les conditions environnementales sont complexes et les calendriers de construction exigeants.

Ces projets nécessitent généralement l'achèvement de l'ensemble du processus de conversion d'énergie :

Production d'électricité basse tension → Augmentation de tension → Connexion au réseau moyenne tension

Les configurations courantes incluent :

• 0,8kV/35kV

• 690V/35kV

• 1,14 kV/35 kV

L'équipement intègre :

• Transformateurs élévateurs ;

• Appareillage haute tension ;

• Dispositifs de protection ;

• Systèmes de surveillance.

Cette conception intégrée réduit la charge de travail d'installation sur site et améliore l'efficacité de la construction du projet.

4. Projets d'infrastructure et de transport

Des projets tels que :

• Chemins de fer ;

• Aéroports ;

• Ports ;

• Systèmes de transport ferroviaire urbain

ont des exigences extrêmement élevées en matière de continuité d’alimentation électrique.

En parallèle, ces projets sont souvent confrontés à :

• Des calendriers de construction serrés ;

• Environnements de construction complexes ;

• Emplacements d'alimentation électrique distribuée.

Les sous-stations unitaires articulées peuvent fournir rapidement :

• Alimentation pour équipements mécaniques ;

• Alimentation d'éclairage;

• Alimentation du système de contrôle.

Ils sont largement utilisés dans :

• Systèmes électriques ferroviaires ;

• Alimentation des machines portuaires ;

• Installations aéroportuaires ;

• Infrastructures de transport urbain.

5. Applications d’alimentation électrique temporaire et d’alimentation de secours

Situations d'urgence telles que :

• Reprise après sinistre ;

• Chantiers de construction temporaires ;

• Événements à grande échelle ;

• Projets industriels à court terme

nécessitent un déploiement électrique rapide et fiable.

des sous-stations articulées : Caractéristiques

• Mobilité;

• Installation rapide ;

• Réutilisabilité.

Par rapport aux systèmes de distribution traditionnels temporaires, ils peuvent améliorer considérablement :

• Sécurité opérationnelle ;

• Fiabilité de l'alimentation électrique ;

• Efficacité du déploiement.

VI. Guide d'installation

1. Réseaux de distribution urbains

Avec le développement continu de l'urbanisation, les sous-stations traditionnelles sont confrontées à des défis tels que des ressources foncières limitées, des exigences strictes en matière d'environnement et les impacts de la construction sur les résidents. Les sous-stations à unités articulées peuvent être largement utilisées dans les centres commerciaux, les zones résidentielles, les projets de métro et les bâtiments publics. Leurs principaux avantages incluent un encombrement réduit, un contrôle pratique du bruit, une apparence attrayante et un déploiement rapide.

Dans le cadre d’un projet de modernisation du réseau d’une ville côtière, une sous-station préfabriquée de 10 kV a été adoptée pour remplacer les sous-stations traditionnelles de construction civile. Le système intégrait un appareillage de commutation d'arrivée moyenne tension, un transformateur de puissance et un équipement de distribution basse tension en une seule unité. Un système de surveillance intelligent a été installé pour réaliser des fonctions de surveillance de la tension, de mesure du courant, de surveillance de la température et d'alarme à distance..

2. Parcs industriels et installations de fabrication

Les usines de fabrication, les industries de transformation des métaux, les entreprises chimiques et les usines automobiles ont des exigences extrêmement élevées en matière de fiabilité de l'alimentation électrique. Les sous-stations à unités articulées peuvent être configurées avec plusieurs unités fonctionnant en parallèle, des systèmes d'alimentation double et des systèmes de protection intelligents selon les exigences du client.

Par exemple, un parc industriel à l’étranger a adopté plusieurs sous-stations de 2 500 kVA . Grâce à une conception de distribution modulaire, le projet a permis une alimentation électrique régionale, une réduction des pertes en ligne, une fiabilité électrique améliorée et a permis une expansion rapide en ajoutant de nouvelles unités d'alimentation électrique au cours du développement futur.

3. Projets d'énergie renouvelable

Les centrales photovoltaïques et les parcs éoliens sont généralement situés dans des zones reculées où les conditions environnementales sont complexes et les calendriers de construction exigeants.

Ces projets nécessitent généralement un processus complet de conversion de puissance :

Sortie de puissance basse tension → Augmentation de tension → Raccordement au réseau moyenne tension

Les configurations courantes incluent :

• 0,8kV/35kV

• 690V/35kV

• 1,14 kV/35 kV

Le système intégré combine :

• Transformateur élévateur

• Appareillage haute tension

• Dispositifs de protection

• Systèmes de surveillance et de contrôle

Cela réduit considérablement la charge de travail d’installation sur site et améliore l’efficacité de la construction du projet.

4. Projets d'infrastructure et de transport

Les chemins de fer, les aéroports, les ports et autres projets d'infrastructure nécessitent une alimentation électrique extrêmement fiable. Dans le même temps, ces projets impliquent souvent des calendriers serrés, des environnements de construction complexes et des points de demande d’électricité dispersés.

Les sous-stations à unités articulées peuvent fournir des solutions d'alimentation rapides pour :

• Systèmes électriques ferroviaires

• Alimentation des équipements portuaires

• Installations aéroportuaires

• Systèmes de transport ferroviaire urbain

Ils peuvent fournir rapidement :

• Alimentation pour équipements mécaniques

• Puissance d'éclairage

• Alimentation du système de contrôle

5. Applications d’alimentation électrique temporaire et d’alimentation de secours

La reprise après sinistre, les chantiers de construction temporaires, les événements à grande échelle et les projets industriels à court terme nécessitent un déploiement électrique rapide et fiable.

des sous-stations à unités articulées : Fonctionnalité

• Mobilité

• Installation rapide

• Réutilisabilité

Par rapport aux systèmes de distribution traditionnels temporaires, ils améliorent considérablement la sécurité, la fiabilité et l’efficacité du déploiement.

VI. Directives d'installation

Bien que les sous-stations articulées adoptent des méthodes de fabrication préfabriquées en usine, la qualité de l'installation sur site affecte directement la fiabilité opérationnelle à long terme. Pour les grands projets industriels, les projets d'énergie renouvelable et les applications d'ingénierie à l'étranger, l'installation doit être strictement conforme aux exigences techniques.

1. Préparation préliminaire

Avant l’arrivée des équipements sur site, les travaux suivants doivent être réalisés :

• Construction de fondations

• Préparation des tranchées de câbles et du routage des câbles

• Installation du système de mise à la terre

La fondation doit répondre aux exigences suivantes :

• Poids de l'équipement

• Résistance sismique

• Drainage

• Disposition d'entrée et de sortie de câble

Les points d’inspection clés comprennent :

Précision au niveau de la base

Le niveau des fondations doit être mesuré en utilisant :

• Équipement de mesure laser

• Instruments de niveau

Un écart excessif peut provoquer :

• Déformation du boîtier

• Problèmes de fermeture de porte

• Sollicitations mécaniques inégales sur les équipements internes

Composants intégrés

Les pièces intégrées doivent correspondre avec précision au châssis de base de l'équipement.

Conception d'entrée de câble

La fondation doit réserver :

• Ouvertures pour câbles haute tension

• Ouvertures pour câbles basse tension

• Chaînes de câbles de contrôle

La conception doit prendre en compte :

• Protection imperméable

• Prévention de l'entrée des petits animaux

• Confort de maintenance futur

Les installations extérieures nécessitent normalement des pentes de drainage et des structures anti-accumulation d’eau.

Système de mise à la terre

Le système de mise à la terre comprend :

• Mise à la terre de protection

• Mise à la terre de travail

• Mise à la terre de la protection contre la foudre

Exigences typiques :

• Résistance à la terre ≤4Ω

• Mise à la terre fiable du boîtier métallique

• Connexions de mise à la terre sécurisées

Projets spéciaux tels que :

• Centres de données

• Sous-stations

• Centrales d'énergie renouvelable

peut nécessiter une résistance de mise à la terre inférieure selon les normes locales.

2. Inspection à la réception de l'équipement

Les éléments d’inspection comprennent :

Contrôle de l'apparence

Vérifier:

• Déformation du boîtier

• Rayures superficielles

• Intégrité du revêtement anticorrosion

• Serrures et charnières de porte

Pour les projets de transport à l’étranger, une attention particulière doit être portée à :

• Impact des vibrations dans le transport maritime

• Dommages causés par l'humidité à l'emballage

Inspection des accessoires

Vérifier:

• Manuels d'utilisation

• Dessins électriques

• Rapports de tests en usine

• Certificats

• Des pièces de rechange

• Outils d'exploitation

• Accessoires de mise à la terre

• Composants de rechange

Inspection de l'équipement interne

Vérifier:

• État du transformateur

• État de l'appareillage

• Connexions de jeux de barres

• Câblage secondaire

Assurer:

• Pas de relâchement

• Aucun dommage

• Aucune condition anormale

3. Levage et positionnement

Avant le levage, un plan de levage détaillé, les mesures de sécurité et les responsabilités du personnel doivent être établis.

Un équipement de levage approprié doit être sélectionné, tel que :

• Grues mobiles

• Grues sur chenilles

Il est strictement interdit de soulever du matériel en utilisant :

• Points de levage non standards

• La structure supérieure de l'enceinte

Utilisez les points de levage désignés par le fabricant pour :

• Maintenir l'équilibre

• Éviter les collisions

• Empêcher la déformation du boîtier

• Empêcher le déplacement des équipements internes

Après installation sur la fondation, vérifiez :

• Niveau

• Alignement vertical

• État du boulon d’ancrage

4. Connexions électriques

Connexion du câble primaire

Confirmez que les spécifications du câble répondent aux exigences pour :

• Tension nominale

• Capacité de charge actuelle

• Capacité de tenue aux courts-circuits

Après connexion :

• Vérifier la séquence des phases A/B/C

• Confirmer la relation de phase

Cela évite :

• Rotation inverse du moteur

• Fonctionnement anormal de l'équipement

Câblage de commande secondaire

Comprend :

• Circuits de protection

• Circuits de contrôle

• Lignes de communication

• Systèmes d'acquisition de signaux

Les sous-stations unitaires intelligentes modernes comprennent généralement :

• Contrôleurs API

• Relais de protection intelligents

• Modules de communication à distance

Grâce à la communication CEI 61850 , le système permet :

• Acquisition de données

• Surveillance de l'état

• Télémaintenance

Connexion à la terre

Assurer une mise à la terre fiable de :

• Enceinte

• Réservoir de transformateur

• Pièces métalliques de l'appareillage

5. Mise en service et tests

Tests d'équipement individuels

Test de transformateur

Comprend :

• Tests de performances d'isolation

• Test du rapport du transformateur

• Test de résistance d'enroulement

• Test du système de contrôle de la température

Test d'appareillage de commutation

Comprend :

• Opération d'ouverture et de fermeture du disjoncteur

• Essais de fonctionnement mécanique

• Tests des fonctions de protection

Test du système de contrôle

Comprend :

• Vérification du retour de signal

• Test de l'état des communications

• Vérification de la fonction d'alarme

Tests d'intégration système

Vérifier:

• Logique de protection

• Fonctions de contrôle

• Fonctions de communication

• Relations imbriquées

Test de mise sous tension

Avant l'opération officielle :

• Test de fonctionnement à vide

• Vérification des phases

• Mesure de tension

• Observation de l'augmentation de la température

Confirmer:

• Aucun bruit anormal

• Pas d'augmentation anormale de la température

• Pas de fausse opération de protection

6. Réception et opération finale

L'acceptation comprend :

Vérification des paramètres techniques

Confirmer:

• Capacité nominale

• Niveau de tension

• Indice de protection

• Configuration des protections

Tests électriques

Y compris:

• Essai d'isolation

• Test de mise à la terre

• Test des relais de protection

Examen de la documentation

Les documents requis comprennent :

• Rapports de tests en usine

• Dossiers d'installation

• Rapports de mise en service

• Dessins d'équipement

• Manuels d'entretien

Une documentation complète constitue une base importante pour l'exploitation et la maintenance futures.

VII. Tendances de développement futures

Avec la transition énergétique mondiale et la numérisation industrielle, les sous-stations articulées évoluent vers une efficacité plus élevée, un fonctionnement plus intelligent et une meilleure adaptabilité environnementale.

1. Augmenter l’intelligence

Les futurs sous-stations unitaires intégreront :

• Surveillance en ligne

• Analyse des données

• Télécommande

• Prédiction des conditions

Grâce à des capteurs intelligents, les systèmes peuvent surveiller :

• Température

• Actuel

• Tension

• Décharge partielle

• Conditions de fonctionnement des équipements

Cela permet une détection précoce des pannes potentielles.

2. Applications croissantes des énergies renouvelables

La croissance rapide de :

• Énergie solaire

• L'énergie éolienne

• Stockage d'énergie

continuera d’augmenter la demande de sous-stations modulaires.

Les futurs projets renouvelables s’appuieront de plus en plus sur :

• Sous-stations élévateurs intégrées

• Sous-stations intelligentes

• Systèmes de surveillance numérique

3. Adaptabilité environnementale améliorée

Environnements complexes tels que :

• Régions désertiques

• Zones côtières

• Climats froids

• Zones tropicales

nécessitent une plus grande fiabilité des équipements.

Les conceptions futures se concentreront davantage sur :

• Résistance à la corrosion

• Protection contre l'humidité

• Dissipation thermique

• Protection contre la poussière

à travers:

• Matériaux avancés

• Structures optimisées

pour améliorer la fiabilité du cycle de vie.

VIII. Résumé

Avec le développement continu des industries mondiales de l’industrialisation, de l’électrification et des énergies renouvelables, les infrastructures électriques évoluent vers un déploiement plus rapide, une efficacité plus élevée et un fonctionnement plus intelligent.

Bien que les sous-stations traditionnelles soient techniquement matures, elles deviennent progressivement moins adaptées à certains projets modernes en raison de limitations dans :

• Période de construction

• Occupation du sol

• Complexité de l'installation sur site

• Adaptabilité environnementale

Les sous-stations unitaires articulées intègrent :

• Transformateurs de puissance

• Appareillage moyenne et haute tension

• Systèmes de distribution basse tension

• Systèmes de protection et de contrôle

• Équipement de communication intelligent

en une unité complète construite en usine, permettant une connexion efficace depuis la fabrication jusqu'à l'exploitation sur site.

Du point de vue des applications pratiques, les sous-stations à unités articulées sont devenues des solutions importantes pour :

• Améliorations de la distribution urbaine

• Parcs industriels

• Projets d'énergie renouvelable

• Alimentation du centre de données

• Ports et aéroports

• Systèmes d'alimentation temporaires et de secours

À l’avenir, avec la construction rapide de centres de données d’IA, l’expansion des énergies renouvelables, le développement de l’automatisation industrielle et la modernisation du réseau mondial, la demande d’équipements de distribution d’énergie à déploiement rapide, hautement fiables et hautement intégrés continuera de croître.

IX. Foire aux questions (FAQ)

Q1 : Quelle est la différence entre une sous-station à unité articulée et une sous-station traditionnelle ?

Les sous-stations traditionnelles sont construites sur site, ce qui nécessite une installation séparée des transformateurs, des appareillages de commutation, des équipements de contrôle et des bâtiments de support, ce qui entraîne des périodes de construction plus longues.

Une sous-station à unité articulée adopte une fabrication préfabriquée en usine. Avant la livraison, l'équipement a été soumis à des tests d'assemblage structurel, de connexion électrique et de performances. Les travaux sur site comprennent principalement :

• Préparation de la fondation

• Pose de levage

• Connexion par câble

• Mise en service

Il permet une construction plus rapide, une installation plus simple et une qualité plus stable.

Q2 : Quelles industries utilisent des sous-stations à unités articulées ?

Les applications incluent :

Secteur Industriel

• Usines de fabrication

• Aciéries

• Installations chimiques

• Entreprises minières

Secteur des énergies renouvelables

• Centrales solaires

• Parcs éoliens

• Projets de stockage d'énergie

Infrastructures urbaines

• Bâtiments commerciaux

• Zones résidentielles

• Systèmes de métro

• Aéroports

• Ports

Applications spéciales

• Pouvoir temporaire

• Alimentation de secours

• Projets d'ingénierie à l'étranger

Q3 : Quels sont les indices de protection courants pour les sous-stations ?

Les indices de protection courants comprennent :

IP54

Convient pour :

• Environnements extérieurs normaux

• Projets de distribution urbaine

• Parcs industriels

Fournit :

• Protection contre la poussière

• Protection contre les projections d'eau

IP65

Convient pour :

• Zones très humides

• Environnements désertiques

• Régions côtières

Fournit une capacité de protection plus élevée.

Environnements spéciaux tels que :

• Brouillard salin marin

• Corrosion chimique

• Régions à haute température

nécessitent une conception supplémentaire impliquant :

• Matériaux anticorrosion

• Structures d'étanchéité

• Systèmes de contrôle environnemental

Q4 : Les sous-stations à unités articulées peuvent-elles être utilisées dans des projets d'énergie renouvelable ?

Oui.

Les projets d’énergies renouvelables constituent l’un des principaux domaines d’application.

Pour les projets photovoltaïques, l’équipement réalise généralement :

Sortie de l'onduleur photovoltaïque → Augmentation de tension → Connexion au réseau moyenne tension

Les configurations courantes incluent :

• 0,8kV/35kV

• 1kV/35kV

• 10kV/35kV

Les avantages incluent :

• Installation rapide

• Transport pratique

• Adaptabilité aux environnements distants

Q5 : Quelle est la durée de vie typique ?

La durée de vie de conception est généralement :

30-40 ans

La durée de vie réelle dépend de :

• Environnement opérationnel

• Niveau de charge

• Qualité d'entretien

• Indice de protection

Les zones côtières nécessitent une attention particulière à :

• Protection contre la corrosion

• Protection contre l'humidité

Les régions à haute température nécessitent de se concentrer sur :

• Performances de refroidissement

• Durée de vie de l'isolation

Une conception et un entretien appropriés peuvent prolonger considérablement la durée de vie opérationnelle.

Q6 : Que faut-il prendre en compte lors de la sélection de sous-stations unitaires pour des projets à l'étranger ?

Les facteurs importants comprennent :

Normes de tension

• Amérique du Nord : systèmes 480 V

• Europe : systèmes 10kV/20kV

• Moyen-Orient : systèmes 11 kV/22 kV

Conditions environnementales

• Température

• Humidité

• Altitude

• Brouillard salin

• Poussière

Exigences de certification

• Normes CEI

• Réglementations électriques locales

• Spécifications du projet

Conditions de transport

• Protection contre l'humidité marine

• Protection des emballages

• Stabilité du transport longue distance

Q7 : Quelles sont les futures orientations de développement ?

Les développements futurs se concentreront sur trois domaines :

1. Renseignement

• Surveillance en ligne

• Communication à distance

• Diagnostic d'état

• Opération sans pilote

• Maintenance prédictive

2. Efficacité supérieure

• Transformateurs à haut rendement

• Conception à faibles pertes

• Gestion intelligente de l'énergie

• Coûts d’exploitation réduits sur le cycle de vie

3. Modularisation

• Modules standardisés

• Expansion rapide

• Combinaisons flexibles

• Adaptation aux différentes échelles de projets