Proposal:FR:Transformers classification refinement

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Améliorations de la classification des transformateurs
Statut: Approved (active)
Proposé par : fanfouer
Balisage : transformer=*
S’applique à : nœud
Définition : Améliore la classification des transformateurs électrique et supprime des redondances avec substation=*
Statistics:

Ébauché le : 2021-07-13
Début de discussion : 2021-08-09
Début du vote : 2022-02-07
Vote end: 2022-02-21

La classification des transformateurs électriques a été introduite par Proposed_features/Substation_refinement en 2013.
Elle a été complétée en 2017 avec Proposed_features/Transformer_extension_proposal.
L'expérience et des discussions passées ont montré que certains attributs contiennent actuellement certaines redondances/incohérences avec substation=* et que nous pouvions l'améliorer avec de simples changements à un périmètre maîtrisé.

Proposition

La classification des transformateurs est actuellement faite avec transformer=*.
Elle n'est pas cohérente et mêle les rôles effectifs des transformateurs, des postes électriques et quelques marques de conception internes.

Il est ainsi proposé de changer les valeurs de transformer=* comme suit :

transformer=distribution restera valide pour les transformateurs installés sur poteaux, lorsqu'ils ne sont pas dans un poste électrique à proprement parler.
Cela va limiter la quantité de modifications à faire sur les objets existants, puisqu'il y a 94k occurences de transformer=distribution correspondant à des transformateurs sur poteaux, parmi les 110k existants.

transformer=auxiliary sera toujours valide pour les unités alimentant les systèmes internes des postes électriques et le deviendront pour alimenter tout systèmes distant de l'exploitant du réseau électrique. Nous pouvons en effet trouver de petits transformateurs sur poteaux pour permettre la commande d'interrupteurs, sur les réseaux de distribution.

Motivations

Power transformers main auxiliaries.png

Les transformateurs sont des appareils qui peuvent être installés dans des postes électriques ou en dehors, au sommet d'un poteau par exemple.

La classification de ces machines doit traduire leur rôle particulier dans le poste électrique dans lequel ils sont installés sans dupliquer le rôle du poste électrique lui-même.
Actuellement, seulement certaines valeurs de transformer=* ont leur correspondance dans substation=*. Les contributeurs peuvent avoir des difficultés à choisir la bonne valeur au lieu de pouvoir étudier la forme et l'installation du transformateur sur des vues aériennes systématiquement.
La plupart du temps, ils sont soit principaux ou auxiliaires, respectivement lorsqu'ils transmettent la puissance destinée au réseau ou lorsqu'ils alimentent les systèmes internes du poste électrique (vu sur les vues aériennes).
De telles améliorations permettra d'avoir des données plus objectives et vérifiables dans OSM, à l'inverse de l'état actuel.

Sur la photo ci-dessus, il est possible de visuellement distinguer les transformateurs principaux des auxiliaires, d'après 2 critères:

  • Les transformateurs principaux transmettent l'énergie entre deux ou plusieurs réseaux différents (ici entre le 225 000 volts et le 63 000 volts). Les auxiliaires sont en dérivation de l'une des lignes alimentant un transformateur principal
  • Les transformateurs principaux sont bien plus gros que les auxiliaires en raison de la puissance plus importante qui peut les traverser.

Certains postes vont continuer d'utiliser des transformateurs d'élévation (602-02-31) ou de conversion qu'il est légitime de distinguer.

Les transformateurs de distribution

Ces transformateurs sont destinés à alimenter des clients locaux depuis le réseau de distribution.
Ils sont généralement installés dans de nombreux petits postes électriques ou restent seuls au sommet d'un poteau.

Les changements proposés ont l'avantage de supprimer le mélange des valeurs transformer=distribution et substation=minor_distribution sur le même site.
Certains utilisateurs affirment qu'ils sont troublés lors du choix entre distribution et minor_distribution.

Les pratiques actuelles montrent qu'il est habituel d'utiliser transformer=distribution sur les transformateurs hors des postes électriques mais pas sur ceux présents à l'intérieur de postes plus conséquents.
Les chiffres montrent que 94k occurences de cette valeur sont pour des transformateurs en haut de poteaux

Auto-transformateurs

Power autotransformer distribution1.jpg

Les auto-transformateurs (421-01-11) sont des transformateurs disposant d'une architecture particulière de leurs enroulements. Ils sont utilisés pour la plupart des rôles connus d'un transformateur.
Vous pouvez trouver des auto-transformateurs sur les réseaux de distribution, de transport ou de traction ferroviaire.
Cela encourage le remplacement de transformer=auto par windings:auto=yes pour laisser les contributeurs définir si il s'agit de transformateurs principaux ou auxiliaires tout en conservant le caractère auto dans une autre clé.

L'architecture d'un auto-transformateur peut aussi bien être réalisées avec plusieurs arrangement d'enroullement, autant star, delta ou autres. Il n'est ainsi pas possible de créer une valeur windings:configuration=auto.
La nouvelle clé windings:auto=yes permettra aussi de combiner avec windings:configuration=star ou windings:configuration=delta pour définir la configuration des enroulement sans collisions.

Un symbole spécial comme sur la photo ci-contre permet de les distinguer des transformateurs standards.

Les transformateurs de traction

Les transformateurs de traction sont définis dans OSM comme des appareils transformant l'électricité pour l'usage spécifique de la traction ferroviaire. Il n'existe pas de définition IEC qui corresponde et bien que ces transformateurs puissent avoir des architectures différentes que ceux utilisés sur les réseaux publics, ça n'en fait pas des spécifiques à la traction. Les mêmes pourraient être trouvés dans d'autres industries.

De plus, sous-station électrique de traction à propos du site hébergeant de tels transformateurs est quant à lui défini par la définition IEC 605-01-06. Il semble ainsi plus correct de parler de sous-station de traction plutôt que de transformateur de traction.

Enfin, transformer=traction (830 occurrences le 07/02/2022) est bien moins utilisé que substation=traction (5 625 occurrences le 07/02/2022). Cela montre un intérêt supplémentaire à déprécier le premier pour favoriser le second et regarder comment ils se recouvrent l'un et l'autre.
Selon la situation au 07/02/2022, 638 transformer=traction se trouvent inclus dans un périmètre substation=traction.

Attributs

Les consignes pour cartographier des power=transformer ne changent pas.
Voici la liste des valeurs de transformer=* une fois cette proposition approuvée.

Liste des valeurs possibles de transformer=*
Clé Valeur Poste Sur poteau Commentaire
transformer main (proposé) oui non Valeur par défaut. Les transformateurs principaux transmettent l'énergie entre différentes parties d'un poste électrique connecté aux réseaux électriques.
auxiliary (existant, périmètre étendu par la proposition) oui oui Les transformateurs auxiliaires alimentent les systèmes internes d'un poste électrique ou tout système distant de l'exploitant. Ils n'alimentent aucun client mais agissent comme n'importe quelle charge sur le réseau.
generator (existant) oui non Un transformateur de production est directement connecté aux pôles d'un générateur et élève la tension de l'énergie à évacuer vers un réseau de transport ou de distribution. Il est souvent situé à proximité d'un générateur, souvent directement à l'extérieur du hall où l'électricité est produite. Sauf à ce que la tension de sortie du générateur soit connue, il est suffisant de n'indiquer que la tension du réseau d'évacuation sur voltage:secondary=*.
converter (existant) oui non Un transformateur principal particulier utilisé en amont des station de conversion HVDC pour ajuster la tension nécessaire aux redresseurs obtenue depuis le réseau de transport. Il est souvent situé à proximité des hall contenant les cellules de redressement. Sauf à ce que la tension des redresseurs soit connue, il est suffisant de n'indiquer la tension du réseau alternatif source comme voltage:primary=*.
phase_angle_regulator (existant) oui non Un transformateur déphaseur est un transformateur principal qui permet de contrôler les flux circulant dans un réseau électrique en changeant l'angle de phase d'un courant alternatif
distribution (existant, périmètre changé par la proposition) non oui Un transformateur de distribution transfert une puissance depuis le réseau de distribution vers des consommateurs directs. Ainsi la tension secondaire est celle du réseau basse-tension dans sa région d'implentation (par exemple 400/230 volt pour l'Europe et 240/120 volts pour les US). Ces transformateurs sont utilisés exclusivement à l'extérieur d'un poste électrique (ils seraient principaux dans un poste). A noter que vous devez utiliser cette valeur pour les transformateurs installés sur poteaux combiné à power=pole ou power=tower (pas de power=transformer possible).
yes (existant) oui oui Cette valeur générique est utilisée pour définir un transformateur générique à qualifier. Il est cependant recommendé d'utiliser des valeurs plus précises pour définir le rôle exact d'un transformateur. Les contributeurs non familiers du domaine peuvent utiliser cette valeur pour incider d'autres à compléter.

Gestion du changement

Pages affectées

Valeurs à remplacer

Attribut obsolète Utilisation en cours Utilisé pour ? Nouveaux attributs à utiliser
transformer=traction 830 le 2022-02-07 Un transformateur alimentant des systèmes de tractions ferroviaires dans un poste substation=traction transformer=main (+ substation=traction sur le périmètre autour). En comparaison, substation=traction est utilisé 5 625 fois au 2022-02-07.
transformer=distribution environ 15 000 le 2021-12-06 Un transformateur alimentant directement des consommateurs ou des réseaux de distribution basse tension depuis un poste substation=distribution ou substation=minor_distribution transformer=main (+ substation=distribution ou substation=minor_distribution sur le périmètre autour)
transformer=minor_distribution 3 008 le 2022-02-07 Un transformateur alimentant directement des consommateurs ou des réseaux de distribution basse tension depuis un poste substation=minor_distribution transformer=main (+ substation=minor_distribution sur le périmètre autour)
transformer=minor_distribution 3 008 le 2022-02-07 Un transformateur alimentant directement les clients ou un réseau de distribution basse-tension sur un poteau, à l'extérieur d'un poste électrique transformer=distribution
transformer=auto 1 681 le 2022-02-07 Un auto-transformateur utilisé comme transformateur principal dans un poste électrique windings:auto=yes + transformer=main
transformer=auto 1 681 le 2022-02-07 Un auto-transformateur utilisé comme transformateur auxiliaire dans un poste électrique (inhabituel) windings:auto=yes + transformer=auxiliary

Exemples

Il s'agit de la liste des exemples de power=transformer mis à jour.


Transformateurs pour le transport

Photo Tagging Note
transformateur élévateur 6kV => 63kV

nœudpower=transformer
transformer=generator
location=outdoor
voltage:primary=6000
voltage:secondary=63000
windings=3
windings:primary=2
windings:secondary=1
phases=3
frequency=50
rating=20000000

Cet appareil est conçu pour élever la tension de sortie de 6kV d'une centrale hydroélectrique vers le réseau local à 63kV.


Il y a deux enroulements au primaire (côté générateurs) et 1 seul au secondaire (côté réseau).

225kV => 63kV + 10kV

power=transformer
transformer=main
location=outdoor
voltage:primary=225000
voltage:secondary=63000
voltage:tertiary=10000
windings=3
windings:primary=1
windings:secondary=1
windings:tertiary=1
phases=3
frequency=50
rating=70000000

Ce transformateur dispose de 3 interfaces (1 enroulement pour chacun). Le 225kV primaire est au 1er plan et le 63kV est caché à l'arrière de la machine.


Le côté tertiaire est exploité à 10kV, certainement pour des services auxiliaire comprenant le refroidissement du transformateur.

Schéma et plaque d'information d'un transfo 225kV => 20 kV

power=transformer
transformer=main
location=indoor
voltage:primary=225000
voltage:secondary=20000
windings=2
windings:configuration=star
windings:primary=1
windings:secondary=1
phases=3
frequency=50
rating=70000000

Ces plaques peuvent être vues sur les transformateurs eux-mêmes (photo prise lors d'ouverture au publique avec accord de l'exploitant) et informe sur la structure des enroulements et leurs capacités. Tous les attributs peuvent être définis à partir de ça.


Le schéma supérieur gauche donne la structure du transformateur. Le primaire (A, B, C) et secondaire (a, b, c) sont connectés au point neutre (N) qui correspond à la définition CEI 421-10-01 de la configuration étoile.
La valeur de 70 MVA pour la puissance provient de la dernière colonne du tableau de gauche.

Transformateurs pour la distribution

Photo Tagging Note
Transformateur en haut de poteau

power=pole
transformer=distribution
voltage:primary=20000
voltage:secondary=400
windings=2
phases=3
frequency=50

Les transformateurs peuvent être directement accrochés aux poteaux pour économiser de la place au sol et éviter la construction d'infrastructure trop importante lorsque la population à desservir est peu concentrée.
63kV => 20kV

power=transformer
transformer=main
voltage:primary=63000
voltage:secondary=20000
windings=2
windings:primary=1
windings:secondary=1
phases=3
frequency=50
location=outdoor
rating=20000000

Auto-transformateur 20kV => 15kV

power=transformer
transformer=main
voltage:primary=20000
voltage:secondary=15000
windings=2
windings:primary=1
windings:secondary=1
windings:auto=yes
phases=3
frequency=50
location=outdoor

De tels transformateurs sont utilisés en France pour alimenter les anciennes poches de distribution à 15kV depuis le réseau actuel à 20kV.


La plaquette visible nous indique les tensions d'exploitation des deux interfaces et que l'appareil est un auto-transformateur.

Transformateurs de traction

Nous étions habitués à les appeler transformateurs de traction, ce sont d'abord des transformateurs principaux dans une sous-station électrique de traction ferroviaire.

Photo Aerial view Tagging Note
Transformateur bi-phasé 225kV => 25kV

power=transformer
transformer=main
voltage:primary=225000
voltage:secondary=50000
windings=2
windings:primary=1
windings:secondary=1
phases=2
frequency=50
location=outdoor

Les lignes à grande vitesse sont alimentées à 25kV via le réseau de transport d'électricité (les transporteurs ferroviaires sont de gros consommateurs d'électricité) avec des tranformateurs bi-phasés.


Plus d'informations sur la structure de l'alimentation électrique 25kV de la traction ferroviaire Française sur ce schéma.

auto-transformateurs -25kV feeder => 25kV caténaire

Sur chaque transformateur dans le poste électrique: power=transformer
transformer=main
voltage:primary=-25000
voltage:secondary=25000
windings=2
windings:primary=1
windings:secondary=1
windings:auto=yes
phases=1
frequency=50
location=outdoor

En raison des longues distances à parcourir, l'alimentation des lignes à grande vitesse est régulièrement soutenue par des feeders et des auto-transformateurs qui ne sont pas connectés au réseau public mais à une desserte interne à la ligne ferroviaire.

Transformateurs auxiliaires

Photo Location Tagging Note
Deux transformateurs auxiliaires France

power=transformer
transformer=auxiliary
voltage:primary=63000
voltage:secondary=20000
windings=2
windings:primary=1
windings:secondary=1
phases=2
frequency=50
location=outdoor

Deux transformateurs auxiliaires, les attributs sont valables pour le plus gros blanc. Le plus petit, gris, transformer le 20 000 volts en 400 volts pour alimenter les systèmes du poste électrique.
Un petit transformateur en haut du poteau alimente la commande de l'interrupteur France

power=pole
switch=mechanical
transformer=auxiliary
voltage:primary=20000
voltage:secondary=220
windings=2
phases:primary=2
phases:secondary=1
frequency=50
location=outdoor

De interrupteurs peuvent être installés sur poteaux, surtout sur les réseaux de distribution. Certains d'entre eux sont commandables à distance et ont besoin d'énergie. Un petit transformateur auxiliaire permet donc d'obtenir cette énergie directement depuis le réseau.

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