Transformateur sec ou à huile : lequel choisir pour un poste HTA/BT ?

Transformateur sec ou à huile : pour un poste HTA/BT installé à l’extérieur ou dans un poste préfabriqué, le transformateur à huile hermétique reste le choix par défaut, parce qu’il coûte moins cher à l’achat et perd moins d’énergie. Pour un poste installé à l’intérieur d’un bâtiment — établissement recevant du public, immeuble de grande hauteur, hôpital, centre de données, local en sous-sol — le transformateur sec en résine coulée s’impose le plus souvent, parce qu’il supprime le liquide inflammable et la rétention. L’écart de pertes est mesurable : aux plafonds de la phase 2 du règlement Ecodesign, un 1000 kVA perd 693 W à vide en huile contre 1395 W en sec. Les contraintes de l’huile en intérieur le sont aussi : en France, la NF C 13-100 impose en comptage BT un relais de protection contre les défauts internes, et la rétention du diélectrique doit être totale. Voici le tableau de décision, les pertes comparées, les règles d’installation en France, en Belgique et au Maghreb, un exemple chiffré et une note pour le Québec.

La réponse courte : le tableau de décision

La règle pratique : choisissez d’abord l’emplacement, puis le diélectrique. Un transformateur sec placé à l’extérieur sans enveloppe adaptée n’a pas de sens ; un transformateur à huile placé dans un sous-sol d’immeuble demande des dispositions qui coûtent souvent plus que l’écart de prix.

Pertes et rendement : l’écart chiffré

Le règlement (UE) n° 548/2014, modifié par le règlement (UE) 2019/1783, plafonne les pertes des transformateurs vendus dans l’Union européenne. Pour un appareil 20/0,4 kV (un enroulement à Um ≤ 24 kV, l’autre à Um ≤ 3,6 kV), la phase 2 en vigueur depuis le 1er juillet 2021 donne :

Les pertes à vide comptent double parce qu’elles courent 8760 heures par an, que le transformateur soit chargé ou non :

Énergie à vide (kWh/an) = P0 × 8760 ÷ 1000

Énergie en charge (kWh/an) = Pk × β² × τ ÷ 1000

où β est le taux de charge et τ la durée équivalente des pertes. Au Maghreb, ces plafonds ne sont pas obligatoires, mais ils donnent une référence objective pour exiger des pertes garanties dans les deux technologies.

Sécurité incendie et règles d’installation

France. Le poste de livraison d’un client raccordé en HTA relève de la NF C 13-100, complétée le cas échéant par la NF C 13-200 pour les installations HTA en aval. En comptage BT (un seul transformateur, courant secondaire inférieur à 2000 A), la NF C 13-100 impose une protection contre les défauts internes qui provoque l’ouverture de l’appareil de protection HTA : un dispositif de détection gaz-pression-température de type DMCR ou DGPT2 pour un transformateur immergé, un dispositif thermique pour un transformateur sec. Pour l’huile, la rétention doit être totale ; un fabricant français de postes précise que la NF C 13-200 impose des bacs de rétention à extinction à partir de 1250 kVA. Dans un ERP ou un immeuble de grande hauteur, la réglementation incendie du bâtiment s’ajoute : faites valider le choix par le bureau de contrôle avant la commande.

Belgique. Une cabine haute tension raccordée au réseau de distribution suit la prescription Synergrid C2/112 et les compléments du gestionnaire de réseau, dans le respect du RGIE. Cette prescription consacre un chapitre aux transformateurs immergés dans l’huile et rappelle l’application de la phase 2 Ecodesign. Vérifiez avec le gestionnaire les exigences de local et de rétention avant de choisir.

Maghreb. Les postes MT/BT des distributeurs sont majoritairement extérieurs ou préfabriqués, ce qui favorise l’huile hermétique. Pour un poste intérieur d’hôtel, d’hôpital ou de centre commercial, le sec redevient pertinent ; précisez alors la température ambiante maximale du site, la poussière (vent de sable) et l’humidité côtière, qui déterminent les classes E et C, la ventilation et le degré de protection de l’enveloppe.

Les classes du transformateur sec selon la CEI 60076-11

La CEI 60076-11:2018 s’applique aux transformateurs secs jusqu’à Um = 72,5 kV dont un enroulement dépasse 1,1 kV. Elle définit trois familles de classes à inscrire dans la spécification :

L’édition 2018 a ajouté de nouvelles classes climatiques, relié l’emplacement aux classes d’environnement et limité les classes de comportement au feu à 1000 kVA avec un essai plus sévère. Au-delà de 1000 kVA, demandez au fabricant comment la classe feu revendiquée est justifiée, essai à l’appui.

Exemple chiffré : poste de 1000 kVA, sec ou huile ?

Un bâtiment tertiaire alimenté en 20 kV doit choisir entre un transformateur à huile de 1000 kVA, installé dans un poste préfabriqué extérieur, et un transformateur sec de même puissance dans un local du sous-sol. Le taux de charge moyen à la pointe est β = 0,6, la durée équivalente des pertes τ = 3000 h/an et le prix de l’énergie 0,10 €/kWh ; ces trois valeurs sont des hypothèses de calcul, à remplacer par les vôtres.

1. Pertes en charge de l’huile à β = 0,6 : 7600 × 0,6² = 7600 × 0,36 = 2736 W.
2. Énergie perdue par l’huile : 693 × 8760 ≈ 6071 kWh à vide et 2736 × 3000 ≈ 8208 kWh en charge, soit ≈ 14 279 kWh/an.
3. Pertes en charge du sec : 9000 × 0,36 = 3240 W.
4. Énergie perdue par le sec : 1395 × 8760 ≈ 12 220 kWh à vide et 3240 × 3000 = 9720 kWh en charge, soit ≈ 21 940 kWh/an.
5. Écart : 21 940 − 14 279 ≈ 7661 kWh/an, soit environ 766 €/an à 0,10 €/kWh.
6. Sur 25 ans, sans actualisation : 766 × 25 ≈ 19 150 €.

Ce montant est le prix énergétique du sec. Il faut le mettre en regard de ce que l’huile coûterait dans le même local : bac ou fosse de rétention totale, relais DGPT2, éventuel dispositif d’extinction, recoupement coupe-feu et validation du bureau de contrôle. Si le transformateur peut sortir du bâtiment dans un poste préfabriqué, l’huile l’emporte nettement ; s’il doit rester au sous-sol, le sec est en général la solution la plus simple à faire accepter. Pour réduire l’écart de pertes, un transformateur sec à noyau amorphe abaisse fortement les pertes à vide.

Et au Québec ?

Au Québec, réseau à 60 Hz, la conception suit les normes nord-américaines (ANSI/IEEE C57, normes CSA) et l’installation le chapitre V – Électricité du Code de construction du Québec, qui encadre plus strictement le transformateur à liquide isolant installé à l’intérieur. Le Règlement de 2016 sur l’efficacité énergétique vise les transformateurs à sec monophasés de 15 à 833 kVA et triphasés de 15 à 7500 kVA, à 60 Hz, dont l’enroulement haute tension ne dépasse pas 35 kV, et renvoie à la norme CSA C802.2 pour les valeurs de rendement minimales. La logique de choix reste la même : huile à l’extérieur (par exemple un transformateur sur socle), sec à l’intérieur (le transformateur sec triphasé jusqu’à 2500 kVA, en 600 V ou en MT).

Erreurs fréquentes

• Choisir le sec « par sécurité » pour un poste extérieur. À 1000 kVA, c’est environ 7660 kWh perdus de plus par an dans l’exemple, sans bénéfice incendie réel.
• Placer de l’huile en sous-sol sans prévoir la rétention. La NF C 13-100 et la NF C 13-200 exigent une rétention totale ; un fabricant de postes indique un bac à extinction imposé à partir de 1250 kVA.
• Oublier la protection interne. En comptage BT, la NF C 13-100 demande un DGPT2 ou un DMCR sur l’huile et un dispositif thermique sur le sec : sans contact câblé vers la cellule de protection, le poste ne sera pas accepté.
• Spécifier un sec sans classes. « Transformateur sec » ne suffit pas : précisez E2 / C2 / F1 (ou les classes requises), l’enveloppe et son degré IP.
• Négliger l’ambiance du site. Poussière, sable et humidité saline imposent un degré IP et une ventilation adaptés au sec, ou un traitement de cuve adapté pour l’huile.

Ce qu’il faut spécifier

• Emplacement : extérieur, poste préfabriqué, local intérieur (niveau, ventilation, accès de manutention).
• Puissance, tensions (20/0,4 ou 22/0,4 kV, 30/0,4 kV), couplage (Dyn11 courant), prises ±2 × 2,5 %.
• Pertes P0 et Pk garanties en W, au plus aux plafonds de la spécification.
• Huile : liquide (minéral ou ester), cuve hermétique, relais DGPT2, rétention prévue côté génie civil.
• Sec : classes E / C / F selon la CEI 60076-11, classe d’isolation F, enveloppe IP21 ou IP31, sondes PT100 et relais thermique.
• Température ambiante maximale réelle du site, altitude, poussière et humidité.
• Niveau sonore garanti (CEI 60076-10), important en intérieur.
• Essais individuels, documents et spécification du distributeur ou du gestionnaire de réseau.

Pour les autres éléments du devis, voir ce qui fait le prix d’un transformateur 630, 1000 ou 1600 kVA.

La place d’Entogo

Entogo est une entreprise canadienne dotée de sa propre usine en Chine ; Entogo Inc. signe le contrat, assure le support d’ingénierie et émet la garantie. La gamme couvre les transformateurs à huile, les transformateurs secs en résine et les transformateurs secs à noyau amorphe. Pour les réseaux à 50 Hz (Europe, Maghreb, Afrique de l’Ouest et centrale), des versions CEI / CE 50 Hz sont disponibles sur demande, configurées selon la spécification du projet, avec un délai moyen d’environ 12 semaines ; pour le Québec, les fabrications aux normes nord-américaines (ANSI/IEEE, 60 Hz) sont livrées en 16 à 24 semaines et sont certifiables UL/CSA sur demande.

La garantie est d’au moins 36 mois, la durée exacte étant fixée selon le produit et confirmée par contrat ; le pays d’origine (Chine) est déclaré d’emblée et l’équipe répond par courriel en français. Demandez un devis en précisant l’emplacement du poste, la puissance, les tensions et les pertes souhaitées.