{"id":3238,"date":"2026-10-02T00:00:00","date_gmt":"2026-10-01T16:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/ksnrsolar.com\/?p=3238"},"modified":"2026-09-23T14:41:12","modified_gmt":"2026-09-23T06:41:12","slug":"pv-step-up-substations-guide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ksnrsolar.com\/fr\/pv-step-up-substations-guide\/","title":{"rendered":"Postes de transformation photovolta\u00efques : conversion CC\/CA et raccordement au r\u00e9seau"},"content":{"rendered":"<div class=\"container\">\n<nav class=\"toc\"><strong>Table des mati\u00e8res<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li><a href=\"#section1\">1. Le r\u00f4le du poste de transformation \u00e9l\u00e9vateur photovolta\u00efque dans les centrales solaires<\/a><\/li>\n<li><a href=\"#section2\">2. Composants principaux : de la sortie de l&#039;onduleur \u00e0 l&#039;appareillage de commutation haute tension<\/a><\/li>\n<li><a href=\"#section3\">3. Configurations et s\u00e9lection de la tension des transformateurs \u00e9l\u00e9vateurs<\/a><\/li>\n<li><a href=\"#section4\">4. Int\u00e9gration de la protection, du contr\u00f4le et du syst\u00e8me SCADA<\/a><\/li>\n<li><a href=\"#section5\">5. Mise en service et essais : une perspective de terrain<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<\/nav>\n<h2 id=\"section1\">Le r\u00f4le du poste de transformation \u00e9l\u00e9vateur photovolta\u00efque dans les centrales solaires<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" style=\"max-width: 100%; border-radius: 8px;\" src=\"https:\/\/ksnrsolar.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/PV_Step-Up_Substations__Conver_00.jpg\" alt=\"Sch\u00e9ma d&#039;une centrale solaire montrant les champs photovolta\u00efques connect\u00e9s \u00e0 un poste de transformation \u00e9l\u00e9vateur.\" \/><\/p>\n<p>Dans toute centrale photovolta\u00efque de grande envergure, le poste de transformation \u00e9l\u00e9vateur constitue l&#039;interface essentielle entre le champ solaire et le r\u00e9seau de transport \u00e0 haute tension. Alors que les panneaux solaires produisent du courant continu (CC), le r\u00e9seau fonctionne en courant alternatif (CA) \u00e0 des niveaux de tension beaucoup plus \u00e9lev\u00e9s. Le poste de transformation assure cette transition en collectant le courant alternatif moyenne tension provenant des onduleurs et en l&#039;\u00e9levant aux tensions de transport, g\u00e9n\u00e9ralement 110 kV, 220 kV ou 345 kV.<\/p>\n<p>Fort de mes 15 ann\u00e9es d&#039;exp\u00e9rience dans la conception de syst\u00e8mes de montage photovolta\u00efques et d&#039;infrastructures auxiliaires, j&#039;ai constat\u00e9 que la conception du poste de transformation d\u00e9termine l&#039;agencement de l&#039;ensemble de la centrale. L&#039;emplacement physique du poste influe sur le trac\u00e9 des c\u00e2bles CC, les circuits de collecte CA moyenne tension et m\u00eame l&#039;orientation des rang\u00e9es de trackers. Un poste mal con\u00e7u peut engendrer des co\u00fbts d&#039;investissement importants et des pertes d&#039;efficacit\u00e9 op\u00e9rationnelle \u00e0 long terme.<\/p>\n<p>Le processus principal comprend deux \u00e9tapes distinctes\u00a0: la conversion et la transformation. Premi\u00e8rement, l\u2019onduleur convertit le courant continu en courant alternatif \u00e0 basse tension (g\u00e9n\u00e9ralement de 480\u00a0V \u00e0 800\u00a0V). Deuxi\u00e8mement, un transformateur \u00e9l\u00e9vateur \u00e9l\u00e8ve cette tension au niveau de collecte moyenne tension (typiquement 34,5\u00a0kV), puis un transformateur de puissance plus important au niveau du poste central l\u2019\u00e9l\u00e8ve encore davantage jusqu\u2019\u00e0 la tension de transport. Cette approche en deux \u00e9tapes minimise les pertes en ligne sur l\u2019ensemble du r\u00e9seau.<\/p>\n<p>Comprendre ce flux est essentiel pour les ing\u00e9nieurs, les d\u00e9veloppeurs de projets et les \u00e9quipes d&#039;exploitation et de maintenance. L&#039;efficacit\u00e9 de l&#039;ensemble de l&#039;installation d\u00e9pend de la compatibilit\u00e9 et de la protection optimales de ces composants. Dans les sections suivantes, je d\u00e9taillerai chaque composant et partagerai des donn\u00e9es de tests sp\u00e9cifiques issues de mes projets r\u00e9cents.<\/p>\n<h2 id=\"section2\">Composants principaux : de la sortie de l&#039;onduleur \u00e0 l&#039;appareillage de commutation haute tension<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" style=\"max-width: 100%; border-radius: 8px;\" src=\"https:\/\/ksnrsolar.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/PV_Step-Up_Substations__Conver_01.jpg\" alt=\"Sch\u00e9ma des composants d&#039;un onduleur, d&#039;un transformateur et d&#039;un appareillage de commutation dans une sous-station photovolta\u00efque\" \/><\/p>\n<p>Une sous-station photovolta\u00efque typique est compos\u00e9e de plusieurs \u00e9l\u00e9ments cl\u00e9s, chacun ayant une fonction sp\u00e9cifique. Les principaux composants comprennent l&#039;onduleur, le transformateur \u00e9l\u00e9vateur, le tableau de distribution moyenne tension (MT) et le syst\u00e8me de contr\u00f4le et de protection de la sous-station. Dans les centrales modernes, ces \u00e9l\u00e9ments sont souvent int\u00e9gr\u00e9s dans une seule unit\u00e9 conteneuris\u00e9e appel\u00e9e centrale \u00e9lectrique ou unit\u00e9 de combinaison.<\/p>\n<p>Dans le cadre d&#039;un projet de centrale \u00e9lectrique de 200 MWc dans le sud-ouest des \u00c9tats-Unis, nous avons utilis\u00e9 des onduleurs centraux d&#039;une puissance nominale de 3,4 MW. Chaque onduleur alimentait un transformateur \u00e9l\u00e9vateur de 3,6 MVA avec une tension primaire de 34,5 kV. Les transformateurs \u00e9taient mont\u00e9s sur socle et raccord\u00e9s \u00e0 un r\u00e9seau de collecte moyenne tension en boucle. Cette configuration nous permettait d&#039;isoler un onduleur d\u00e9fectueux sans avoir \u00e0 arr\u00eater l&#039;ensemble de la cha\u00eene.<\/p>\n<p>Le poste de distribution moyenne tension assure la s\u00e9curit\u00e9 et l&#039;isolation de chaque onduleur. Il comprend des disjoncteurs, des sectionneurs et des transformateurs de courant (TC) pour la mesure et la protection. Nous avons opt\u00e9 pour des disjoncteurs \u00e0 vide, reconnus pour leur fiabilit\u00e9 et leurs faibles besoins de maintenance\u00a0; il s&#039;agit d&#039;un choix standard pour les syst\u00e8mes 34,5\u00a0kV.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Onduleur:<\/strong> Convertit le courant continu en courant alternatif, g\u00e9n\u00e9ralement entre 480 V et 800 V.<\/li>\n<li><strong>Transformateur \u00e9l\u00e9vateur :<\/strong> Augmente la tension de sortie de l&#039;onduleur au niveau MV (par exemple, 34,5 kV).<\/li>\n<li><strong>Appareillage de commutation MT :<\/strong> Assure la protection contre les surintensit\u00e9s et l&#039;isolation.<\/li>\n<li><strong>SCADA RTU\u00a0:<\/strong> Surveille et contr\u00f4le la sous-station \u00e0 distance.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Outre ces \u00e9l\u00e9ments essentiels, la sous-station comprend \u00e9galement des transformateurs auxiliaires pour les charges de service, des parafoudres pour la protection contre la foudre et des syst\u00e8mes de mise \u00e0 la terre. Le r\u00e9seau de mise \u00e0 la terre est souvent n\u00e9glig\u00e9, mais il est vital pour la s\u00e9curit\u00e9 et la protection des \u00e9quipements. Nous consacrons un temps consid\u00e9rable aux tests de r\u00e9sistivit\u00e9 du sol afin de concevoir un syst\u00e8me de mise \u00e0 la terre efficace qui limite les potentiels de pas et de contact.<\/p>\n<h2 id=\"section3\">Configurations et s\u00e9lection de la tension des transformateurs \u00e9l\u00e9vateurs<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" style=\"max-width: 100%; border-radius: 8px;\" src=\"https:\/\/ksnrsolar.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/PV_Step-Up_Substations__Conver_02.jpg\" alt=\"Transformateur \u00e9l\u00e9vateur de tension dans une cour de sous-station solaire\" \/><\/p>\n<p>Le choix de la configuration de transformateur appropri\u00e9e est une d\u00e9cision qui influe sur l&#039;efficacit\u00e9, le co\u00fbt et la fiabilit\u00e9 tout au long des 25 ans de dur\u00e9e de vie de l&#039;installation. Les deux configurations les plus courantes sont le transformateur \u00e0 deux enroulements et l&#039;autotransformateur. Pour les centrales photovolta\u00efques, les transformateurs \u00e0 deux enroulements sont la norme pour l&#039;application d&#039;\u00e9l\u00e9vation de tension du g\u00e9n\u00e9rateur (GSU) car ils assurent une isolation galvanique entre les circuits primaire et secondaire.<\/p>\n<p>Le choix de la tension d\u00e9pend de la distance jusqu&#039;au point d&#039;interconnexion. Pour une centrale situ\u00e9e \u00e0 moins de 5 km d&#039;un poste de transformation de 115 kV, une \u00e9l\u00e9vation directe \u00e0 115 kV peut \u00eatre envisageable. Cependant, pour les centrales de grande taille (plus de 200 MW), il est souvent plus \u00e9conomique de se raccorder au r\u00e9seau \u00e0 34,5 kV et d&#039;utiliser un transformateur de grande capacit\u00e9 (par exemple, 200 MVA) pour \u00e9lever la tension \u00e0 230 kV ou 345 kV sur de longues distances.<\/p>\n<p>Je me souviens d&#039;un projet pr\u00e9cis au Texas o\u00f9 nous avons compar\u00e9 le co\u00fbt d&#039;un r\u00e9seau de transport d&#039;\u00e9nergie de 34,5 kV \u00e0 celui d&#039;un r\u00e9seau de 69 kV. Le syst\u00e8me de 69 kV n\u00e9cessitait des conducteurs de plus grande section et un appareillage de commutation plus co\u00fbteux, mais il nous permettait de nous raccorder \u00e0 un point d&#039;int\u00e9r\u00eat \u00e9loign\u00e9 sans poste de transformation interm\u00e9diaire. L&#039;analyse des co\u00fbts d&#039;investissement a d\u00e9montr\u00e9 une \u00e9conomie de 71 TP3T avec le syst\u00e8me de 34,5 kV, en tenant compte du co\u00fbt du poste de transformation central.<\/p>\n<p>L&#039;imp\u00e9dance du transformateur est une autre sp\u00e9cification essentielle. Une imp\u00e9dance plus \u00e9lev\u00e9e limite le courant de d\u00e9faut tout en am\u00e9liorant la r\u00e9gulation de tension sous charge. Nous pr\u00e9conisons g\u00e9n\u00e9ralement une imp\u00e9dance de 71\u00a0\u03a9 \u00e0 91\u00a0\u03a9 pour les transformateurs GSU. Ceci permet d&#039;\u00e9quilibrer la limitation du courant de d\u00e9faut et l&#039;exigence de maintenir la tension aux bornes de l&#039;onduleur dans une plage de \u00b151\u00a0\u03a9, quelles que soient les variations d&#039;ensoleillement.<\/p>\n<table>\n<thead>\n<tr>\n<th>Param\u00e8tre<\/th>\n<th>Transformateur \u00e9l\u00e9vateur pour onduleur<\/th>\n<th>Transformateur central GSU<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody>\n<tr>\n<td>Note (MVA)<\/td>\n<td>1,5 \u2013 5,0<\/td>\n<td>100 \u2013 400<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Tension primaire<\/td>\n<td>480 V \u2013 800 V<\/td>\n<td>34,5 kV \u2013 69 kV<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Tension secondaire<\/td>\n<td>34,5 kV<\/td>\n<td>115 kV \u2013 345 kV<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Type de refroidissement<\/td>\n<td>ONAN (Huile Naturelle Air Naturelle)<\/td>\n<td>ONAF (P\u00e9trole naturel \u00e0 air forc\u00e9)<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td>Imp\u00e9dance typique<\/td>\n<td>5.75% \u2013 6%<\/td>\n<td>8% \u2013 10%<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Les changeurs de prises sont \u00e9galement essentiels. Les transformateurs modernes des centrales photovolta\u00efques utilisent des changeurs de prises en charge (OLTC) pour r\u00e9guler la tension de mani\u00e8re dynamique en fonction des fluctuations de la production de la centrale. Dans notre conception pour une centrale de 150 MW en Californie, l&#039;OLTC nous a permis de maintenir la tension au point d&#039;injection (POI) dans les limites r\u00e9glementaires malgr\u00e9 une connexion au r\u00e9seau faible et \u00e0 haute imp\u00e9dance.<\/p>\n<h2 id=\"section4\">Int\u00e9gration de la protection, du contr\u00f4le et du syst\u00e8me SCADA<\/h2>\n<p>Les syst\u00e8mes de protection et de contr\u00f4le constituent le \u201c cerveau \u201d du poste \u00e9l\u00e9vateur photovolta\u00efque. Ils garantissent l&#039;\u00e9limination rapide des d\u00e9fauts, la protection des \u00e9quipements et le fonctionnement de l&#039;installation conform\u00e9ment aux exigences du r\u00e9seau \u00e9lectrique. Le syst\u00e8me de protection comprend la protection du g\u00e9n\u00e9rateur, la protection diff\u00e9rentielle du transformateur et la protection contre les surintensit\u00e9s des lignes de collecte.<\/p>\n<p>Dans les installations modernes, les relais de protection sont \u00e0 microprocesseur et communiquent via le protocole CEI 61850. Cette norme permet une communication rapide et directe entre les relais et le syst\u00e8me d&#039;automatisation du poste. J&#039;ai constat\u00e9 une \u00e9volution significative du contr\u00f4le c\u00e2bl\u00e9 vers les communications num\u00e9riques au cours de la derni\u00e8re d\u00e9cennie, ce qui r\u00e9duit les d\u00e9lais d&#039;installation et les co\u00fbts des mat\u00e9riaux.<\/p>\n<p>Le syst\u00e8me SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) permet aux op\u00e9rateurs de surveiller les performances de la centrale et d&#039;\u00e9mettre des commandes. Les donn\u00e9es critiques comprennent la puissance active, la puissance r\u00e9active, la tension et le courant au point d&#039;entr\u00e9e. Le contr\u00f4leur de la centrale utilise ces donn\u00e9es pour ajuster la sortie de l&#039;onduleur et maintenir le facteur de puissance requis, g\u00e9n\u00e9ralement fix\u00e9 \u00e0 0,95 (en avance ou en retard) par le fournisseur d&#039;\u00e9lectricit\u00e9.<\/p>\n<p>La conformit\u00e9 aux normes de r\u00e9seau est un facteur d\u00e9terminant dans la conception des syst\u00e8mes de contr\u00f4le. Par exemple, en Europe, les centrales doivent assurer la continuit\u00e9 de service en cas de d\u00e9faut (FRT), c&#039;est-\u00e0-dire rester connect\u00e9es lors des creux de tension. Notre syst\u00e8me de contr\u00f4le utilise un algorithme d&#039;injection de puissance r\u00e9active \u00e0 action rapide, qui r\u00e9agit en moins de 50 millisecondes pour soutenir le r\u00e9seau pendant les d\u00e9fauts. Ce syst\u00e8me a \u00e9t\u00e9 valid\u00e9 lors d&#039;un test d&#039;acceptation en usine (FAT) \u00e0 l&#039;aide d&#039;un simulateur HIL (Hardware-in-the-Loop).<\/p>\n<ul>\n<li><strong>CEI 61850\u00a0:<\/strong> Norme de communication dans les sous-stations.<\/li>\n<li><strong>Passage en mode panne :<\/strong> Obligation de rester en ligne lors de perturbations du r\u00e9seau.<\/li>\n<li><strong>Contr\u00f4le de la puissance r\u00e9active\u00a0:<\/strong> Ajustement de la puissance r\u00e9active (MVAR) pour assurer la stabilit\u00e9 de la tension.<\/li>\n<\/ul>\n<p>La cybers\u00e9curit\u00e9 est une pr\u00e9occupation croissante pour les syst\u00e8mes de contr\u00f4le des sous-stations \u00e9lectriques. Nous mettons en \u0153uvre la segmentation du r\u00e9seau, des pare-feu et des syst\u00e8mes de d\u00e9tection d&#039;intrusion afin de nous prot\u00e9ger contre les acc\u00e8s non autoris\u00e9s. Les normes de protection des infrastructures critiques (CIP) de la North American Electric Reliability Corporation (NERC) fournissent un cadre pour la s\u00e9curisation de ces actifs, obligatoire pour les grandes centrales en Am\u00e9rique du Nord. Pour plus de d\u00e9tails, veuillez consulter la documentation relative aux normes CIP de la NERC.<\/p>\n<h2 id=\"section5\">Mise en service et essais : une perspective de terrain<\/h2>\n<p>La mise en service est la phase finale et la plus critique d&#039;un projet de sous-station. Elle permet de v\u00e9rifier que tous les \u00e9quipements sont correctement install\u00e9s, fonctionnent comme pr\u00e9vu et peuvent \u00eatre mis sous tension en toute s\u00e9curit\u00e9. Ce processus comprend les essais d&#039;injection primaire des transformateurs de courant, les essais d&#039;injection secondaire des relais et les essais de r\u00e9sistance d&#039;isolement des c\u00e2bles et des transformateurs.<\/p>\n<p>Lors d&#039;un r\u00e9cent projet de centrale de 100 MW en Arizona, nous avons consacr\u00e9 six semaines \u00e0 la mise en service. La premi\u00e8re \u00e9tape a consist\u00e9 \u00e0 v\u00e9rifier le c\u00e2blage et la continuit\u00e9 de tous les circuits de commande. Nous avons ensuite effectu\u00e9 un contr\u00f4le point \u00e0 point des signaux SCADA, impliquant l&#039;envoi de commandes depuis la station centrale et la v\u00e9rification du changement d&#039;\u00e9tat physique sur le terrain. Nous avons enregistr\u00e9 plus de 500 points de test individuels.<\/p>\n<p>Les essais du transformateur comprenaient une analyse des gaz dissous (AGD) afin d&#039;\u00e9tablir une valeur de r\u00e9f\u00e9rence pour le suivi ult\u00e9rieur de la qualit\u00e9 de l&#039;huile. Les r\u00e9sultats de l&#039;AGD \u00e9taient conformes aux normes, r\u00e9v\u00e9lant de faibles niveaux d&#039;hydrog\u00e8ne et de m\u00e9thane. Nous avons \u00e9galement effectu\u00e9 une analyse de la r\u00e9ponse en fr\u00e9quence (ARF) pour nous assurer que les enroulements du transformateur n&#039;avaient pas \u00e9t\u00e9 endommag\u00e9s pendant le transport. Ces donn\u00e9es servent de r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 l&#039;\u00e9quipe d&#039;exploitation et de maintenance de l&#039;usine.<\/p>\n<p>L&#039;un des probl\u00e8mes rencontr\u00e9s lors des tests a \u00e9t\u00e9 un dysfonctionnement du relais de protection de l&#039;onduleur. Ce dernier s&#039;est d\u00e9clench\u00e9 en raison d&#039;une surfr\u00e9quence lors de la synchronisation de l&#039;onduleur avec le r\u00e9seau. Nous avons identifi\u00e9 la cause\u00a0: un r\u00e9glage incorrect de l&#039;\u00e9l\u00e9ment de protection contre la fr\u00e9quence du relais. Apr\u00e8s consultation du guide de r\u00e9glage du fabricant, nous avons ajust\u00e9 la courbe et effectu\u00e9 un nouveau test concluant. Cet incident souligne l&#039;importance d&#039;\u00e9tudes approfondies de la coordination des relais avant la mise sous tension.<\/p>\n<p>Enfin, nous avons effectu\u00e9 un test de d\u00e9lestage complet. Nous avons aliment\u00e9 le transformateur GSU, puis d\u00e9connect\u00e9 brusquement la charge afin de v\u00e9rifier la r\u00e9gulation de tension et le fonctionnement du changeur de prises en charge (OLTC). La tension a augment\u00e9 de 4,21 VTP3T, valeur largement inf\u00e9rieure \u00e0 la plage acceptable, et l&#039;OLTC a ajust\u00e9 sa prise pour r\u00e9tablir la tension nominale en deux secondes. Ce test a confirm\u00e9 la stabilit\u00e9 de l&#039;ensemble du syst\u00e8me.<\/p>\n<p>Pour en savoir plus sur les normes de conception et d&#039;essai des sous-stations, je recommande de consulter le guide IEEE relatif aux applications des relais de protection aux transformateurs de puissance (IEEE C37.91) et la s\u00e9rie de normes CEI 62271 pour les appareillages haute tension. Ces documents constituent la norme industrielle pour garantir la s\u00e9curit\u00e9 et la fiabilit\u00e9.<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>D\u00e9couvrez comment les postes de transformation photovolta\u00efques convertissent le courant continu en courant alternatif et augmentent la tension pour le raccordement au r\u00e9seau. 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