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MYeBOX: Analyseur portable de réseaux et de qualité d’alimentation

Toute batterie avec filtres est-elle valable pour compenser une réactive dans des réseaux avec harmoniques ?

La solution pour compenser l'énergie réactive dans les réseaux avec distorsion harmonique est généralement basée sur un équipement standard, mais dans certains cas, l'application d'un équipement spécifique est requise.

Batteries de condensateurs avec filtres de rejet

La particularité de la compensation de l'énergie réactive dans les réseaux présentant des niveaux importants de distorsion harmonique, tant en tension qu'en courant, est un sujet de plus en plus connu des responsables de la prescription de la batterie de condensateurs adaptée à toute installation électrique.

En général, la plupart des fabricants de batteries de condensateurs automatiques incorporent dans leur catalogue des équipements conçus pour être utilisés dans des réseaux présentant des distorsions harmoniques d’un certain niveau. CIRCUTOR, en particulier, propose une gamme complète de batteries de condensateurs automatiques, avec manœuvre par contacteur et par thyristor, ainsi que de groupes de compensation fixes, équipés de filtres de rejet (également appelés filtres désyntonisés) avec une fréquence de syntonisation de 189 Hz (dans des réseaux 50 Hz), correspondant à un facteur de surtension de p= 7 %.

Cette syntonisation de 189 Hz est la norme choisie par CIRCUTOR, car elle offre une solution adéquate et efficace pour la grande majorité des installations nécessitant une batterie équipée de filtres de rejet, étant adaptée à la présence d'harmoniques d'ordre 5 (250 Hz dans des réseaux de 50 Hz) ou supérieurs, qui sont ceux généralement générés par les sources de courants harmoniques les plus courantes, c’est-à-dire les charges triphasées équipées d’un pont redresseur à 6 impulsions à son entrée : variateurs de vitesse ou de fréquence, redresseurs CA/CC, fours à induction,....

Pour le cas, beaucoup moins courant, d'une prédominance d'harmoniques d'ordre 3 (150 Hz dans des réseaux 50 Hz), l'installation de filtres de rejet réglés sur 134 Hz est disponible en option (facteur de surtension de p= 14 %).

  • Cette normalisation implique-t-elle alors, à la fréquence de résonance de 189 Hz, que le choix de la batterie de condensateurs doit être effectué simplement en optant pour celle de la puissance nécessaire parmi les modèles standard ?
    La réponse est simplement : non.
  • Est-ce alors une erreur d'avoir choisi cette fréquence de 189 Hz comme norme ?
    La réponse est simplement : non.

 

Où est le problème alors ?


Typologie de réseaux électriques

La réponse à cette question nécessite un bref rappel du principe de fonctionnement des filtres de rejet. Si nous observons le graphique impédance-fréquence d’une série réactance-condensateur définie avec p= 7 % (Fig. 1), nous voyons qu’elle offre l’impédance la plus basse à 189 Hz et que l’impédance augmente progressivement de part et d’autre, avec la particularité que l’impédance est capacitive à des fréquences inférieures à 189 Hz, et de nature inductive à des fréquences plus élevées.

"C'est précisément ce caractère inductif face aux fréquences harmoniques d'ordre 5 ou supérieur qui évite la possibilité qu'un phénomène de résonance se produise à l'une de ces fréquences."

 

Mais la valeur de cette impédance aux différentes fréquences harmoniques, ainsi que la valeur de l'impédance de court-circuit au point de connexion de la batterie au réseau (Xcc en CCP) constituent également un paramètre clé pour le bon fonctionnement du filtre de rejet.

Fig. 1 Réponse en fréquence d'un filtre de rejet avec p= 7 % (189 Hz)
Fig. 1 Réponse en fréquence d'un filtre de rejet avec p= 7 % (189 Hz)

Dans un réseau équipé d’un filtre de rejet, avec un schéma unifilaire et un schéma équivalent, comme indiqué dans la Fig. 2, il est habituel que l'impédance de court-circuit (Xcc) au point de connexion de la batterie au réseau (CCP) soit nettement inférieure à l'impédance de chaque échelon de la batterie de condensateurs, de sorte que l'absorption par chaque échelon des courants harmoniques circulant dans le réseau doit être relativement faible par rapport à celle qui circule vers le réseau, car c’est le chemin de moindre impédance.

Mais la situation peut changer dans le cas de réseaux où la valeur Xcc est élevée, c'est-à-dire dans les réseaux où la puissance de court-circuit (Scc) dans le CCP est faible. Ce type de réseaux est également appelé réseau virtuel.

Fig. 2 Schéma unifilaire et schéma équivalent d’une installation équipée d’un filtre de rejet

Fig. 2 Schéma unifilaire et schéma équivalent d’une installation équipée d’un filtre de rejet

Les installations susceptibles de subir cette situation sont celles où la puissance de court-circuit dans le réseau de distribution haute tension est faible au point de couplage du réseau basse tension, ou celles qui sont alimentées par un transformateur de puissance avec une valeur de facteur K (facteur de surcharge harmonique) qui ne convient pas, par défaut, au contenu harmonique des charges qu’il alimente, ou lorsqu'il existe de longs tronçons de câbles entre la sortie du transformateur et le CCP de la batterie au réseau, ce qui implique une haute impédance dans ladite section.

Dans ces cas, l’effet le plus courant est l’augmentation des courants harmoniques absorbés par les échelons de la batterie de condensateurs. Cette augmentation peut être dans certains cas très importante, surchargeant sévèrement les condensateurs et les réactances constituant chaque filtre de rejet, et accélérant, notamment dans le cas des condensateurs, leur détérioration qui se traduit généralement par une diminution de leur capacité. Cette diminution de capacité augmente même l’absorption de courants harmoniques puisque, comme on peut le déduire de la formule qui détermine la fréquence de résonance (Fig. 1), une diminution de capacité implique une augmentation de la fréquence de syntonisation, de sorte qu'elle est encore plus proche des fréquences harmoniques présentes dans le réseau (rappelez-vous que c'est généralement celle d'ordre 5 qui prédomine), réduisant ainsi l'impédance. à ladite fréquence et, par conséquent, augmentant la consommation en courant dudit ordre.

En d'autres termes, le filtre désyntonisé a un comportement plus proche de celui d'un filtre syntonisé ou d'un filtre d'absorption, mais comme il n'a pas été conçu pour un tel usage, sa capacité est dépassée, ce qui entraîne sa détérioration.

De plus, les réseaux avec de faibles valeurs de Scc tendent à présenter, dans le cas d'une forte circulation de courants harmoniques, des niveaux élevés de distorsion harmonique (THD (U)), ce qui suppose un élément de plus qui contribue à l’augmentation du courant harmonique absorbé par les condensateurs.

En bref, une solution adoptée pour empêcher que l’installation d’une batterie de condensateurs n'affecte le réseau et que cette dernière ne soit à son tour affectée par l’existence d’harmoniques dans le réseau, peut ne pas fournir les résultats escomptés, avec la problématique tant au niveau technique que commercial que cela entraînera sans aucun doute.

Solutions spéciales à appliquer

Quelle option pouvons-nous envisager au moment de proposer une compensation de réactive au moyen d’une batterie avec filtres de rejet dans ce type d’installation ?

Le premier point serait évidemment de déterminer si l'installation à compenser peut ou non être du type exposé, c'est-à-dire, un réseau virtuel. Malheureusement, il n’existe pas de méthode simple et infaillible pour le faire, mais il existe une série de conditions qui peuvent nous aider à le déterminer avec un degré de réussite assez élevé. Les principales sont celles énumérées ci-dessous :

  • Il y a une diminution notable de la valeur de la tension entre les conditions de vide (sans charge) et de pleine charge, et le niveau de distorsion harmonique en courant (THD (I)) est supérieur à 15 % en condition de pleine charge.
  • Le niveau de distorsion harmonique en tension (THD (U)), au point où la batterie de condensateurs sera connectée, a une valeur supérieure à 3 % dans les conditions de vide de l'installation.
  • Le niveau de distorsion harmonique en tension (THD (U)), au point où la batterie de condensateurs sera connectée, a une valeur supérieure à 6 % dans des conditions de charge normale de l'installation.

Dans le cas où une ou plusieurs des situations ci-dessus sont rencontrées, il est vivement conseillé de prescrire une batterie de condensateurs équipée de filtres de rejet avec une syntonisation différente de celle standard de 189 Hz (toujours, bien entendu, en supposant que les harmoniques présents dans le réseau sont d’ordre 5 ou supérieur).

Quelle syntonisation est alors conseillée ?

CIRCUTOR propose pour ces cas une syntonisation d'une valeur de 170 Hz, correspondant à p= 8,7 %, qui confère un haut niveau de protection à la batterie de condensateurs installée dans des réseaux du type susmentionné.

Qu'obtenons-nous avec ce changement de syntonisation ?

En reprenant le graphique de la réponse en fréquence d’un filtre de rejet (Fig. 1), il est observé qu'en diminuant la fréquence de résonance, l'impédance que le filtre présente aux harmoniques d'ordre 5 ou supérieur est augmentée, nous réduisons donc considérablement la possibilité d'une consommation élevée desdits courants harmoniques. De plus, ce changement de syntonisation s'accompagne de l'utilisation de condensateurs de tension nominale supérieure à celle de ceux utilisés dans les filtres standard de p= 7 %, et de l'utilisation de réactances avec une valeur d'inductance (mH) également supérieure à celle des modèles standard. Tout cela donne une batterie de condensateurs nettement plus robuste qu'une batterie analogue en puissance avec p= 7 %.

Cas d'étude

Ce qui suit est un cas réel où l’application de deux batteries de filtres de rejet, à manœuvre par thyristors, et d’ensembles réactance-condensateur syntonisés à 170 Hz, a permis d’obtenir une compensation parfaite du réseau et, de plus, a nettement amélioré la qualité de l'alimentation (qualité de la tension) dans ledit réseau.

L’installation correspond à un funiculaire de la ville de Barcelone, dont le schéma unifilaire simplifié est illustré par la Fig. 3.

Fig. 3 Schéma unifilaire simplifié de l'installation d'un funiculaire de la ville de Barcelone
Fig. 3 Schéma unifilaire simplifié de l'installation d'un funiculaire de la ville de Barcelone

Fig. 4 Installation du funiculaire. La batterie de condensateurs est observée à gauche de la photo
Fig. 4 Installation du funiculaire. La batterie de condensateurs est observée à gauche de la photo

Ce type d’installations présente clairement une symptomatologie similaire à celle décrite pour déterminer si elles sont ou non susceptibles de poser des problèmes dans le cas où une batterie de condensateurs classique avec des filtres de rejet est installée, puisqu’elles sont généralement situées loin de la sous-station à haute tension qui les alimente, avec une distance entre le transformateur MT/BT et la charge principale, en l’occurrence le convertisseur de puissance et le moteur de commande, généralement de plusieurs mètres et, avec l’existence, précisément, d’un convertisseur de puissance qui fait que le niveau de distorsion harmonique dans le courant est assez élevé.

Situation préalable à l'installation de la batterie de condensateurs

La Fig. 5 montre l'évolution des puissances actives et réactives inductives (période d'intégration de 1 s) dans l'un des deux transformateurs de l'installation. La batterie de condensateurs, qui correspond à un dispositif CIRCUTOR, avec manœuvre par thyristors, de 6 x 55 kvar/500 V/50 Hz/p = 8,7 %, est déconnectée.

Fig. 5 Évolution de la puissance active triphasée générée (rouge), de la puissance active triphasée consommée (vert) et de la puissance réactive inductive consommée (violet et bleu)
Fig. 5 Évolution de la puissance active triphasée générée (rouge), de la puissance active triphasée consommée (vert) et de la puissance réactive inductive consommée (violet et bleu)

La Fig. 6 montre clairement l'influence sur la tension du réseau de la valeur du courant fourni par le transformateur, autre symptôme évident de réseau virtuel.

Fig. 6 Evolution de la tension entre les phases L1 et L2 (bleu) et de l'intensité du courant en L1 (vert) au point A
Fig. 6 Evolution de la tension entre les phases L1 et L2 (bleu) et de l'intensité du courant en L1 (vert) au point A

La Fig. 7 présente l'évolution des niveaux de distorsion en tension THD (U), qui sont significativement élevés en période de forte consommation d'intensité de courant par le convertisseur de puissance.

Fig. 7 Evolution de la distorsion harmonique en tension par phase au point A
Fig. 7 Evolution de la distorsion harmonique en tension par phase au point A

Fig. 8 Formes d'onde de tension et de courant aux moments de consommation maximale du convertisseur
Fig. 8 Formes d'onde de tension et de courant aux moments de consommation maximale du convertisseur

Situation actuelle, après l'installation de la batterie de condensateurs

La Fig. 9 montre l'évolution des puissances actives et réactives inductives (période d'intégration de 1 s) dans l'un des deux transformateurs de l'installation. La batterie de condensateurs est déjà en service.

Fig. 9 Évolution de la puissance active triphasée générée (rouge), de la puissance active triphasée consommée (vert) et de la puissance réactive inductive consommée (violet et bleu)
Fig. 9 Évolution de la puissance active triphasée générée (rouge), de la puissance active triphasée consommée (vert) et de la puissance réactive inductive consommée (violet et bleu)

La Fig. 10 montre comment la réduction de la valeur du courant que le transformateur doit fournir réduit les variations de la tension dans le réseau de manière très sensible, améliorant ainsi la qualité de l'alimentation.

Fig. 10 Evolution de la tension entre les phases L1 et L2 (bleu) et de l'intensité du courant en L1 (vert) au point A
Fig. 10 Evolution de la tension entre les phases L1 et L2 (bleu) et de l'intensité du courant en L1 (vert) au point A

La Fig. 11 présente l'évolution des niveaux de distorsion en tension THD (U) lorsque l'équipement de compensation de réactive est en service. En comparant ces valeurs avec celles de la Fig. 7, une réduction notable des taux de distorsion harmonique en tension peut être observée (environ 40 % pour les valeurs maximales). La connexion de la batterie a un double effet réducteur de ces débits, effet provoqué par l'absorption d'un certain pourcentage du courant harmonique généré par le convertisseur par les condensateurs (dans ce cas, sans aucun risque pour ceux-ci car il s'agit d'un équipement renforcé pour cette situation), ainsi que par la réduction du courant circulant entre la sortie du transformateur de puissance et le CCP, ce qui diminue considérablement la chute de tension harmonique dans ledit câble, ainsi que les pertes internes dans le transformateur. En bref, la qualité de la tension dans le réseau, même si elle présente toujours des niveaux de distorsion élevés, passe à des valeurs plus tolérables, entraînant une amélioration significative de la qualité de l'alimentation électrique de l'installation, minimisant ainsi le risque de dysfonctionnement des équipements.

Fig. 11 Evolution de la distorsion harmonique en tension par phase au point A
Fig. 11 Evolution de la distorsion harmonique en tension par phase au point A

Conclusions

Des diverses conclusions auxquelles aboutissent ce qui vient d'être discuté, nous pouvons considérer que la principale est la recommandation, par contre habituelle et constante de CIRCUTOR, de réaliser, dans la mesure du possible, une analyse de toute installation nécessitant l'incorporation d'une batterie de condensateurs pour la compensation réactive, devant laquelle des doutes raisonnables pourraient naître quant à un éventuel problème au niveau de la distorsion harmonique existant dans le réseau ; une analyse qui nous fournit les informations nécessaires à la sélection correcte et sûre de l'équipement le plus approprié pour chaque cas particulier. Il ne faut pas oublier que, en ce sens, CIRCUTOR met à la disposition du marché une gamme complète d'analyseurs de réseau à la point de la technologie qui, associés à un logiciel de gestion de données efficace, permettent de réaliser toute étude liée au sujet exposé dans cet article.

CIRCUTOR, votre allié le plus fiable pour tous les besoins liés au domaine de la compensation de réactive et du filtrage d'harmoniques.

Plus d'information:

Solutions pour Compensation d’énergie réactive en basse tension

Nouvelle identité visuelle CIRCUTOR

Nous avons renouvelé notre image

Chez Circutor, nous avons lancé une stratégie de communication renouvelée, accompagnée d'une actualisation complète de notre identité d'entreprise.

Future is Efficiency souligne la contribution importante de Circutor au secteur de l'efficacité énergétique depuis sa création en 1973.

Avec cette mise à jour, nous avons l'intention de générer de nouveaux points de connexion à travers lesquels renforcer la culture et les valeurs que les fondateurs ont établies dès le début.

Ainsi, nous nous adaptons aux besoins mondiaux futurs en matière d’efficacité énergétique afin de continuer à développer des solutions innovantes avec les clients et les fournisseurs, qui contribuent à la mise en place progressive d’un environnement plus efficace pour tous.

 

Présentation interne de la nouvelle identité visuelle

 

Le 28 mars, la nouvelle identité visuelle a été présentée à tout le personnel de l'équipe CIRCUTOR, au centre culturel Terrassa.

Un acte émouvant et convivial, qui a servi de présentation de la nouvelle identité visuelle de la société et a renforcé les valeurs qui ont toujours animé la société CIRCUTOR :

  • Nous écrivons le futur : nous créons de nouvelles solutions qui inspirent le marché de l'efficacité énergétique électrique.
  • Nous construisons ensemble : nous sommes partenaires de nos clients et fournisseurs. La collaboration a été, et est toujours la clé de notre succès.
  • Nous avançons avec responsabilité : nous allons de l'avant, engagés pour l'avenir. Responsables, en prenant soin de l'environnement que nous partageons.
  • Des personnes ici et là : nous reconnaissons et valorisons les personnes, sans distinction et partout dans le monde. Ouverts. Respectueux et intéressés.
Présentation de la nouvelle identité visuelle de CIRCUTOR
Présentation d'une nouvelle identité visuelle à Hannover Messe

 

La présentation publique de la nouvelle identité visuelle de CIRCUTOR a eu lieu le 1er avril, coïncidant avec le lancement du Hannover Messe 2019, le plus important salon industriel au monde.

La nouvelle image visuelle était mise en avant pour la première fois en public sur le stand CIRCUTOR.

Une nouvelle identité visuelle avec laquelle nous n'essayons pas de changer qui nous sommes, mais qui naît de la volonté de mettre en valeur ce qui nous rend uniques.

Présentation de la nouvelle identité visuelle de CIRCUTOR

L'Espagne est le cinquième pays en nombre de centres de charge pour véhicules électriques

De plus en plus de voitures électriques circulent dans nos villes. Ce phénomène résulte du fait que l’Espagne est le cinquième pays européen en nombre de véhicules Zéro émission.

FD 5pais VE cargadorQuand la vente de ce type de transport a commencé à se développer, il n’y avait pas autant de points de charge qu’aujourd’hui. Cependant, l’Espagne compte actuellement 3 856 stations publiques permettant de recharger les véhicules électriques.

Grâce à ces points de charge, le pays a atteint la cinquième place mondiale en matière d'infrastructure liée à ce type de véhicules. Les données présentées ont été compilées par la société Unieléctrica, sur base de chiffres provenant du site electromaps.com et de l’INE.

Devançant l’Espagne, nous retrouvons les États-Unis à la première place, puis la France en deuxième et l’Allemagne et les Pays-Bas en troisième et quatrième position respectivement.

En tout état de cause, nous recommandons à tous les nouveaux utilisateurs de voitures électriques de bien s’informer auprès des institutions et de se renseigner auprès des concessionnaires de véhicules. Principalement afin de savoir avant l’achat s’ils peuvent recharger leur voiture de façon adéquate. En effet, la présence des bornes de charge varie selon les régions du territoire espagnol. Par exemple, la Communauté autonome de Catalogne comporte 939 points de charge alors que Madrid en compte 453.

L’expansion des véhicules respectueux de l’environnement a lieu au niveau global. Beaucoup de gouvernements du monde entier misent sur la mobilité durable. Ce qui semblait impossible auparavant est devenu une réalité et beaucoup de sociétés privilégient les véhicules qui respectent l’environnement. En conséquence, il existe de plus en plus de points de charge privés.

Comment recharger les voitures électriques ?

Il suffit de connecter le véhicule à une station de recharge. Normalement, le câble se trouve dans le coffre du véhicule électrique. Un protocole de charge démarre automatiquement dès que la voiture est connectée. Des lumières Led indiquent le commencement du processus et certains véhicules disposent d’une programmation du courant de charge.

Pour bien charger la batterie de la voiture électrique, il faut tenir compte du fait qu’il existe deux types de connecteurs. Environ 30 modèles des véhicules Zéro émissions disponibles sont dotés d’une prise de type 2 « Mennekes », validée par les normes de l’Union européenne en 2013, et développée par l’entreprise Mennekes, spécialisée dans la charge électrique alternative.

Pour une charge rapide, l’industrie électrique et automobile japonaise a développé en 2019 le connecteur CHAdeMo. Celui-ci est principalement utilisé en Asie, mais certains modèles européens recourent à ce type de connecteur pour leurs véhicules électriques.

Si vous disposez d’un adaptateur, vous pourrez également recharger la batterie de votre voiture électrique à la maison. Mais uniquement en cas d’urgence, car le réseau électrique domestique n’est pas adapté à une recharge électrique de plusieurs heures.

Recommandations pour la recharge des véhicules Zéro émission

Tipo 2 ó Mennekes (IEC 62196-2)Pour bien recharger la batterie d’une voiture électrique, il convient de prendre en considération deux questions essentielles. Combien y a-t-il de types de charges ? Quelles sont les classes de connecteurs que nous pouvons trouver ?

Choisissez bien le type de charge (complète ou rapide) en fonction de vos besoins.
Étudiez bien les modèles de voitures électriques et les points de charge de votre ville.
Équipements et systèmes intelligents pour
la recharge de véhicules électriques

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Harmoniques : origine, effets et solutions

Les courants harmoniques sont l’un des facteurs qui ont le plus d’influence sur la qualité du réseau des installations, plus particulièrement en référence à la forme d’onde. Ces courants provoquent des distorsions qui éloignent le profil de l'onde de la référence sinusoïdale idéale. Dans cet article, nous aborderons les harmoniques de leur origine à leurs conséquences, ainsi que les outils à la disposition des consommateurs d'énergie électrique pour atténuer leurs effets.

La présence de ce type de courants parasites dans les installations électriques (domestiques et industrielles) a augmenté ces dernières années en raison de la mise en œuvre croissante de charges dites non linéaires, impliquant l'utilisation de convertisseurs électroniques pour transformations CA-CC et CC-CA pour leur fonctionnement. Après les transformations mentionnées, les charges finissent par consommer du courant avec une forme d'onde déformée.

Les éléments communs tels que les ordinateurs nécessitent des conversions CA-CC
Les éléments communs tels que les ordinateurs nécessitent des conversions CA-CC

Grâce au mathématicien Jean-Baptiste Fourier, cette forme d'onde peut être décomposée en une somme de courants à fréquences multiples de la fréquence fondamentale (50 - 60 Hz).

Il s’agit donc de perturbations provenant des installations elles-mêmes, contrairement à d’autres facteurs de qualité du réseau, tels que l’amplitude, la fréquence ou la symétrie, qui sont généralement causés par le fournisseur d’énergie.

Outre les effets susmentionnés sur la forme d'onde du courant, les harmoniques de courant entraînent également un effet de distorsion de l'onde de tension, en raison des chutes de tension qui se produisent lors de la circulation desdits courants à travers l'impédance des lignes et transformateurs.

Ces distorsions peuvent être mesurées au moyen d'analyseurs de réseaux et sont quantifiées principalement en pourcentage de distorsion ou taux de distorsion harmonique (THD). Au niveau international, il existe des normes qui établissent les valeurs limites de distorsion harmonique, qu’il est important de minimiser car leurs effets peuvent affecter les installations voisines d’autres utilisateurs (voir CEI-61000-2-2 ; 2-4; 3-2; 3-4; 3-12; IEEE-519-2014).


Après cette introduction conceptuelle, voyons quelles sont les charges non linéaires les plus courantes:

  • Convertisseurs statiques (groupes redresseurs, variateurs de vitesse, démarreurs progressifs, chargeurs de batterie, etc.)
  • Équipements électroniques monophasés tels que ordinateurs, imprimantes, automates programmables, etc. En interne, ils fonctionnent en courant continu et ont un condensateur de filtrage et un redresseur à l'entrée.
  • Installations d'éclairage avec lampes à décharge.
  • Fours à arc et équipement de soudage.
  • Transformateurs et réacteurs à noyau de fer, dont l'aimantation n'est pas linéaire.

les charges non linéaires les plus courantes

Un des effets les plus importants de la distorsion de courant provoquée par les charges répertoriées est une augmentation du courant effectif dans le réseau, ce qui entraîne une augmentation inutile de la consommation et des problèmes liés au dimensionnement des câbles et des transformateurs.


Ses principales conséquences sont :

Surcharge des conducteurs

L'augmentation du courant effectif peut impliquer que le courant qui va circuler dans les conducteurs soit supérieur au courant admissible, rendant nécessaire d'augmenter la section de ceux-ci si l'effet provoqué par les courants harmoniques n'a pas été pris en compte. Ce problème peut être particulièrement critique pour les conducteurs neutres, car les harmoniques triples (impairs multiples de 3 : 3, 9, 15), causés principalement par des charges monophasées, provoquent le retour de la somme des courants harmoniques par le neutre. Il est essentiel de contrôler le niveau des surintensités dans le neutre, car une surchauffe peut entraîner une dégradation importante, voire une coupure de ce dernier s'il n'est pas correctement contrôlé. La coupure du neutre entraînerait une surtension permanente dans le réseau, détruisant les équipements non protégés contre cette situation.

Déclassement des transformateurs

La présence d'harmoniques dans le réseau augmente la valeur des pertes dues à l'hystérésis et des pertes dues aux courants de Foucault dans les transformateurs, augmentant leur température de fonctionnement et réduisant par conséquent leur durée de vie. Ainsi, les transformateurs affectés par les courants harmoniques subiront un déclassement de la puissance (perte de capacité) à laquelle ils peuvent fonctionner sans générer un échauffement supérieur à la normale.

Déclenchement de protections

Le courant effectif circulant dans les conducteurs peut être considérablement modifié avec l'augmentation du courant due aux harmoniques de l'installation, pouvant dépasser les limites thermiques des disjoncteurs et provoquer leur déclenchement. Bien que cela soit plus improbable, la présence d’harmoniques peut provoquer le déclenchement des disjoncteurs par protection magnétique dans le cas où le facteur de crête de l’onde de courant dépasse la limite de ces valeurs. Il est courant de trouver des facteurs de crête élevés dans des charges monophasées telles que des ordinateurs ou des éclairages à décharge. Les courants harmoniques ont un effet indirect sur le déclenchement des commutateurs différentiels, car leur circulation dans un différentiel ne produira pas de déclenchement. D'autre part, cela impliquera un comportement du réseau en amont du différentiel caractérisé par une impédance élevée par rapport aux courants harmoniques, les faisant circuler à travers une capacité parasite ou des éléments capacitifs connectés à la terre (filtres CEM), augmentant le niveau de fuite observée par la protection différentielle et provoquant des déclenchements intempestifs.

Résonance et surcharge des batteries de condensateurs

Les condensateurs sont des éléments pouvant présenter une résonance en parallèle du comportement inductif du transformateur et du câblage d'alimentation de l'installation. Cette résonance augmente considérablement l'impédance de l'ensemble à une certaine fréquence qui variera en fonction de la puissance de la batterie de condensateurs ou des conditions d'impédance du système d'alimentation. Du fait de ces caractéristiques des éléments capacitifs, et en combinaison avec la présence d’harmoniques dans le réseau, deux phénomènes néfastes pour l’installation peuvent se produire :

  • D'une part, il y a une augmentation du taux de distorsion de tension pour toute l'installation où la résonance se produit, ce qui peut affecter le reste des charges.
  • D'autre part, les mêmes condensateurs et autres éléments de la batterie de condensateurs tels que les éléments de commande peuvent être endommagés du fait de leur impédance inférieure par rapport aux courants harmoniques et du degré élevé de distorsion de tension, ce qui entraînera une augmentation de la consommation de courant des condensateurs pouvant aller jusqu'à les fondre.

Après avoir abordé les conséquences des harmoniques de courant, examinons les principaux problèmes liés aux harmoniques de tension :

Distorsion de tension

La distorsion de tension est la conséquence du passage des courants harmoniques par les impédances qui composent les différents éléments de distribution et d’alimentation de l’installation. La distorsion de tension est particulièrement importante, car des niveaux élevés peuvent provoquer des dysfonctionnements des équipements dans les installations, c'est pourquoi il existe des réglementations relatives aux niveaux de compatibilité de ce type de perturbations. La norme EN 50160 définit les conditions à satisfaire à la fois par le consommateur et par le distributeur au point de couplage (PCC), tandis que la norme 61000-2-4 définit des limites de distorsion maximales pour le bon fonctionnement de différents types de des charges. Dans cette norme, différentes classes d’environnement sont également définies. Par exemple, la limite de distorsion de tension pour la classe 1, qui inclut des charges sensibles telles que des automatismes, des ordinateurs, etc., est fixée à 5 %. Cela signifie que pour des valeurs de distorsion plus élevées, ce type de charge peut être affecté et fonctionner de manière inappropriée.

Effet sur les moteurs à induction

Les moteurs à induction verront leurs pertes augmenter à la suite de l'augmentation des courants parasites. De plus, et en fonction des séquences de rotation induites par les champs magnétiques générés par les harmoniques en tension, le moteur peut subir simultanément des accélérations (séquence positive), un freinage (séquence négative) ou les deux à la fois, provoquant des vibrations et des excentricités qui entraînent la désagrégation mécanique de ses composants. L'étude des déclassements de moteurs en fonction du taux de distorsion de tension est incluse dans les normes EN 60034-12 et NEMA MG1. En bref, les facteurs observés entraînent une perte de couple dans le moteur et une diminution de ses performances.

Perturbations de passage par zéro

De nombreux appareils électroniques ont des contrôleurs qui activent le fonctionnement de la charge avec le passage par zéro de la tension. Ceci est utilisé pour minimiser les pics de courant de commutation de nombreuses charges inductives et minimiser leur impact au niveau de la compatibilité électromagnétique. En cas de distorsion de la tension, le fonctionnement de ce type d’appareil peut être totalement erroné et entraîner sa panne, une boucle, une réinitialisation, etc.

Perturbations de passage par zéro

Une fois les origines et les effets des harmoniques analysés, il est important de souligner que l’intérêt pour leur élimination des installations électriques n’est pas purement économique, mais vise à garantir une alimentation électrique de qualité. Contrairement à ce qui s’est passé avec le facteur de puissance, il n’existe aujourd’hui aucune pénalité pour les problèmes liés à la présence d’harmoniques dans les réseaux des consommateurs d’énergie électrique.

Au niveau des économies, bien que les harmoniques augmentent le courant effectif, ce qui implique une augmentation de la consommation d'énergie, il n'est pas raisonnable de mettre en œuvre des solutions de filtrage harmonique afin de réduire les pertes supplémentaires, car l'équipement requis à cette fin implique une consommation qui n'entraînera probablement pas d'économies.


Alors, dans quel but faut-il minimiser la présence d'harmoniques dans nos installations ?

La réponse à cette question réside dans les avantages de disposer d’une alimentation électrique de qualité circulant dans notre système électrique :

Éviter les déclenchements inutiles dans les protections et assurer le bon fonctionnement de l'équipement contribuera à maintenir la continuité du service, indispensable dans toute activité industrielle.

Le fait de maintenir les taux de distorsion à des niveaux réduits permettra de réaliser des économies remarquables sur la maintenance des équipements, en garantissant qu'ils fonctionnent toujours dans des conditions optimales et en évitant les défaillances prématurées affectant à la fois la continuité du service et l'impact économique des réparations ou des substitutions.

Outre ces considérations, il est nécessaire de considérer la sécurité des installations électriques comme une priorité, en tenant compte notamment de la présence de personnel en interaction avec des machines et de la prévention des accidents graves tels que les incendies. En ce sens, il est essentiel de disposer de câbles et d'équipements correctement dimensionnés pour les conditions de travail lorsqu'il s'agit de minimiser les défaillances d'isolement et la surchauffe des composants.

La proposition de CIRCUTOR : Filtres actifs AFQm

La dernière innovation de Circutor en matière de filtrage d'harmoniques se matérialise avec le lancement des nouveaux filtres actifs AFQm. La série AFQ est renouvelée avec plus de possibilités grâce à une conception modulaire désormais plus compacte, plus légère, plus efficace et avec la garantie de la qualité fonctionnelle de son prédécesseur, AFQevo.

Le principe de fonctionnement du filtre AFQm est l'injection de courants en contre-phase aux courants harmoniques circulant dans le réseau. L'équipement mesure le taux de distorsion qui arrive et le compense pour obtenir le meilleur ajustement possible sur une onde sinusoïdale idéale, comme illustré dans la figure ci-dessous :

Principe de fonctionnement d'un filtre actif
Principe de fonctionnement d'un filtre actif

De cette manière, un filtrage de haute précision est obtenu, contribuant à maintenir une alimentation électrique de qualité, ce qui se traduira par une efficacité accrue et une meilleure performance globale des éléments de l'installation, comme détaillé dans les points précédents de cet article.

En raison de la forte présence d'harmoniques dans les installations électriques, les filtres actifs AFQm ont de nombreuses applications, en particulier dans les industries où une haute qualité de la forme d'onde est indispensable.filtrage de haute précision


Caractéristiques du filtre actif AFQm

Multifonctionnel
Multifonctionnel

Le filtre AFQm élimine les harmoniques et veille à la qualité de l'alimentation de votre installation.

Filtre actif multifonction, avec une sélection de priorité parmi les tâches suivantes:

  • Filtrage de courants harmoniques
  • Équilibrage de phase
  • Compensation de puissance réactive

 

Pratique
Pratique

Installation et mise en service rapides en quelques étapes simples.

Il suffit d'établir les connexions avec le réseau du filtre et des transformateurs de mesure, de configurer l'équipement via son écran tactile et de procéder à sa mise en service. L'équipement s'assurera lui-même que le démarrage peut être effectué en toute sécurité grâce à un système interne d'autodiagnostic.

Interactif
Interactif

Son écran couleur vous permet de configurer l'équipement et de visualiser l'état de l'installation en temps réel.

  • Configuration de l'équipement de manière pratique avec un processus guidé et clair. Pour obtenir un fonctionnement optimal de l'équipement, il est possible de sélectionner individuellement les harmoniques à filtrer.
  • Correction d'erreurs de connexion : Face à un problème courant, tel qu'une mauvaise connexion des transformateurs de mesure, il vous suffit d'accéder au menu de configuration pour le corriger en quelques clics.
  • Visualisation en temps réel : Grâce à l'écran tactile, il est également possible de visualiser en temps réel l'état du filtre, les lectures des principaux paramètres électriques, les diagrammes de phases, les formes d'onde et le spectre d'harmoniques. Les informations sont présentées de manière très visuelle à l'utilisateur au moyen de graphiques et de diagrammes, pour une reconnaissance instantanée du comportement de l'installation et des équipements. En ce sens, l’équipement fournit des informations sur les 5 secondes précédant l’activation d’une alarme pour un contrôle total de l’état de l’installation.

Correction d'erreurs de connexion Visualisation en temps réel

Modulaire

Trouvez la combinaison qui répond le mieux à vos besoins de filtrage

Modulaire

La gamme compacte AFQm se compose de 3 modèles d'installation murale : 30A, 60A et 100A. Comparés au modèle précédent, les nouveaux filtres actifs sont désormais plus compacts, plus légers et plus silencieux, et permettent un plus grand nombre de combinaisons. Pour les installations nécessitant une capacité de filtrage plus élevée, les modèles 100A peuvent être installés dans un agencement de type armoire, permettant d'obtenir des armoires de jusqu'à 400A. Dans ce type de configuration, un seul des modules fera office de maître et sera en charge de la gestion globale du système de filtrage. De cette manière, les transformateurs de mesure et le câblage électrique sont considérablement réduits, ne nécessitant que 3 transformateurs de mesure connectés au maître et le câblage du bus CAN entre les modules esclaves. Dans les cas où la demande de filtrage est encore plus élevée, la fonction maître-esclave peut être étendue jusqu'à 100 unités connectées en parallèle.

ModulaireModulaire

Communicable

Gérez l'équipement où que vous soyez via un PC ou un appareil mobile

AFQm intègre les communications Ethernet TCP/IP et Modbus TCP pour la surveillance en ligne via une page Web, à partir de laquelle les peuvent être extraites par téléchargement direct (sans logiciel). De plus, il permet de configurer complètement l'équipement, avec toutes les fonctions de la configuration à l'écran, et permet de surveiller l'état du filtre en temps réel et à distance.

Par exemple, il est possible de démarrer l'équipement à distance, avec du personnel sur site uniquement responsable de l'installation physique du filtre, et d'effectuer des tâches telles que la supervision à distance. De cette manière, nous pourrons économiser sur les coûts de déplacement du personnel technique sur le site d'installation, en affectant ce type de ressources lorsque cela est strictement nécessaire.

Traçable
Traçable

Toutes les lectures sont enregistrées dans la mémoire de l'équipement pour ne manquer aucun détail

Le filtre stocke les lectures avec une périodicité d'une minute et une capacité d'enregistrement sur 7 ans grâce à sa mémoire interne de 2 Go. Ces enregistrements peuvent être récupérés par le biais de communications pour une analyse approfondie du comportement de l'installation.

Assurance

L'équipement intègre tous les systèmes centrés sur la minimisation de ses besoins en maintenance

AFQm dispose d'une série de systèmes chargés de garantir la sécurité du filtre en fonctionnement:

  • Système de protection pour empêcher le démarrage en cas de problème
  • Système anti-résonance : l'équipement évite de fonctionner sur des fréquences spécifiques dans lesquelles il détecte la résonance
  • Système de gestion thermique intelligent : régulation de la vitesse des ventilateurs et régulation de la puissance dans des conditions de hautes températures
  • Activation du mode sans échec en cas de détection d'erreur
  • L'équipement effectue des tâches d'autodiagnostic du code et du matériel qui l'exécutent

Activation du mode sans échec

Consultez toutes les informations concernant les nouveaux filtres actifs AFQm :

Systèmes de gestion énergétique et analyse de la consommation

La place croissante de la facture électrique dans les dépenses professionnelles ou domestiques a suscité le besoin d'interpréter cette consommation.

Si vous souhaitez économiser l'énergie, vous devez connaître la réalité cachée derrière chaque prise de courant. Vous devrez explorer les alternatives, afin de corriger les surcharges qui font monter la facture finale à des chiffres qui dépassent votre budget.

Principes de base des installations électriques pour l'optimisation énergétique

Avant de tenter toute action visant à alléger le poids de la facture d'électricité, il est nécessaire de connaître le réseau électrique interne. Voici trois catégories essentielles pour l’analyse des problèmes:

  1. La puissance contractuelle totale. Elle figure sur la facture d'électricité et correspond à un type de consommation standard qui répond aux besoins des clients.
  2. La structure de la dépense par unité industrielle ou domestique. Concrètement, il s'agit des appareils installés et des exigences de consommation individualisées pour un fonctionnement correct.
  3. L‘intensité des dépenses par unité de consommation. Il s'agit d'un facteur dérivé de la catégorie précédente. Par exemple, il définit le temps d'utilisation du périphérique consommateur. Dans le cas du réfrigérateur, la consommation sera généralement continue, tandis que pour le lave-vaisselle, elle sera ponctuelle et peut-être variable d'un mois à l'autre. En identifiant ces variables, il vous sera facile d'intervenir dans la gestion énergétique.

Il est très intéressant de décomposer la consommation d'énergie contractuelle en fonction des appareils électriques installés et des durées d'utilisation. Si vous ne trouvez pas d’alternative à la consommation, vous avez toujours la possibilité de comparer les tarifs et les offres des entreprises électriques. Elles offrent toutes un rabais sur la consommation électrique moyennant des conditions contractuelles particulières, qui devront également être évaluées.

Clés et appareils pour calculer la consommation d'électricité

Il est possible de procéder à un suivi aisé de la consommation électrique grâce à des instruments de mesure tels que les analyseurs de dépenses électriques. Vous détecterez instantanément tout écart par rapport à une dépense normale en raison du dysfonctionnement d’un appareil. Il s'agit tout simplement d'une comparaison des dépenses effectuées par le même appareil pour les périodes précédentes.

L’analyse de plus de 250 paramètres électriques concernant l'énergie, le coût et l'équivalence en émissions vous indique la conformité ou non par rapport aux réglementations en vigueur sur l'efficacité énergétique. La documentation fournie permet une configuration rapide, afin de le convertir en un moyen fiable et sûr de surveiller les dépenses de votre réseau privé. Cela vous permet d'éviter de devoir calculer manuellement et d'obtenir une mise à jour confortable des taux voire même de les différencier en fonction des sources d'approvisionnement. C'est notamment le cas des groupes électrogènes auxiliaires ou des systèmes SAI (systèmes d'alimentation ininterrompue).

En définitive, il s’agit d’une suite permettant de prendre le contrôle complet du fonctionnement d’un réseau électrique. Pour les anomalies détectées, il prévoit, par souci de clarté informative, de prendre une mesure corrective.

L’Espagne dispose, avec l’Allemagne, du tarif électrique le plus élevé de l'Union européenne. Les actions que vous prenez en matière d'économie d'énergie réduisent cet impact important sur votre économie et impliquent de grandes économies à moyen et long terme. Si vous avez des questions concernant ce chapitre, veuillez contacter les réseaux commerciaux offrant ces produits pour que ceux-ci vous apportent une solution.

Analyseurs de réseaux

Analyseur de consommations


Liens d'intérêt:


REC4. Le confort à la maison, la continuité des infrastructures

La protection différentielle est l'un des systèmes les plus importants pour la sécurité des installations électriques.

Il est essentiel que les commutateurs se déclenchent chaque fois que l'on atteint un niveau de fuite dangereux pour l'être humain ou pouvant entraîner des pertes économiques dans les installations électriques. Cela dit, le déclenchement de ces dispositifs n'est pas toujours dû à la présence de fuites dans l'installation. Il peut également être causé par des facteurs externes, comme c'est souvent le cas lors d'orages.

Les dispositifs de protection différentielle à réarmement automatique sont des interrupteurs couplés à un moteur. Ils sont responsables d'effectuer la reconnexion dans les cas où il n'existe pas de fuite permanente dans l'installation.

Dans cet article, nous vous présentons un nouveau modèle de la série REC de Circutor, le REC4, et soulignerons les avantages liés à l'installation d'un dispositif présentant ces caractéristiques.

L'appareil

REC4

Le nouveau REC4 est une version évoluée de son prédécesseur, le REC3, notamment en termes de dimensions, tout en conservant toutes ses fonctionnalités. L'appareil occupe actuellement à peine un espace de 3 modules, ce qui signifie que l'on peut l'installer sans problème dans les panneaux électriques nouveaux ou existants.

De même, il devient la solution idéale pour les panneaux à espace limité, permettant de remplacer la protection différentielle standard (2 modules) et le disjoncteur magnétothermique (2 modules) par le REC4 (3 modules) et un disjoncteur magnétothermique unipolaire (1 module), aussi appelé disjoncteur DPN. De cette façon, il est possible de l'incorporer au système le réarmement automatique tout en occupant le même espace, sans devoir recourir à une extension du panneau électrique.

REC4

Le REC4 offre en outre la possibilité d'annuler le réarmement, en sélectionnant le mode manuel ou automatique, et de le sceller pour éviter sa manipulation pendant les travaux de maintenance ou en cours de fonctionnement.

Une fois installé, il dispose de voyants LED permettant de vérifier son état (ON / déclenché / en réarmement) à tout moment, de manière rapide et visuelle.

Pour assurer la protection complète des personnes, l'appareil est doté d'un système de protection par isolement, qui désactive le réarmement automatique en cas de contact direct pendant la manipulation, évitant ainsi tout dommage lors de sa mise en marche ou durant des opérations de maintenance.

Son installation est très simple, car sa taille compacte permet de le monter comme un différentiel courant, et l'utilisateur ne doit recourir à aucun type de connexion entre le commutateur et le moteur, vu qu'il est complètement intégré dans le boîtier.

Une continuité maximale, un espace minimum

REC4
 
Le REC4 est un appareil conçu pour toutes les installations pour lesquelles il est impératif d'assurer la continuité du service. Comme nous le verrons ci-dessous, il existe de nombreuses applications possibles pour le différentiel réarmable de Circutor, qui, grâce à ses dimensions compactes, s'adapte à tout type d'installation électrique.
Confort à la maison

Les prestations du REC4 en font un équipement idéal pour les installations domestiques, dont la plupart des charges sont monophasées. De plus en plus de dispositifs fonctionnent de manière autonome et sont contrôlés à distance. Pour cette raison, un déclenchement du commutateur différentiel peut causer plusieurs problèmes domestiques.

FD REC4 vivienda1Si le différentiel se déclenche alors que vous êtes absent et en vacances, cela risque d'affecter les lignes de l'installation électrique auxquelles sont branchés des appareils électriques, tels que le réfrigérateur. Son contenu sera perdu en l'espace de quelques heures. Ce problème entraîne des pertes économiques : vous devrez jeter la nourriture et perdrez du temps pour procéder au nettoyage et à la mise en service.

FD REC4 vivienda2Un autre exemple d'application du commutateur REC4 à réarmement automatique : il permet d'éviter qu'un déclenchement déconnecte l'alarme de sécurité de la maison, la laissant ainsi non protégée contre le vandalisme et le vol. De plus, aujourd'hui les installations de climatisation, d'éclairage, le système d'irrigation de jardin ou la maintenance de la piscine sont contrôlés à distance via des appareils mobiles. L'appareil nous permettra de garantir leur fonctionnement à tout moment, en évitant les surprises lors de notre arrivée à la maison ou à la résidence secondaire, cette dernière étant le lieu où le commutateur à réarmement automatique trouve l'une de ses applications par excellence.

FD REC4 infra1

Cependant, les avantages ne se limitent pas à assurer le fonctionnement permanent des appareils domestiques lorsque nous sommes absents de notre domicile. À de nombreuses occasions, nous serons reconnaissants envers le REC4 pour avoir effectué la reconnexion après une panne de courant, nous évitant ainsi l'inconvénient de devoir nous déplacer dans le noir jusqu'au panneau général pour activer le commutateur.

Continuité des infrastructures

L'intégration du commutateur REC4 dans les infrastructures permet d'optimiser la continuité du service de charges monophasées. L'appareil se reconnecte presque instantanément, à condition qu'il n'y ait pas de fuite permanente, ce qui évite les arrêts des différents systèmes, lesquels pourraient se traduire par des pertes économiques substantielles qu'il faut éviter à tout prix.

FD REC4 infra2Si vous disposez d'appareils fonctionnant de manière autonome sur un site distant, le disjoncteur différentiel avec réarmement automatique de Circutor se chargera de les reconnecter en toute sécurité en cas de déclenchement des protections.

En cas de fuite transitoire, le système fera en sorte que l'installation continue à fonctionner normalement. D'autre part, en cas de fuite permanente réelle, le système tentera de se reconnecter jusqu'à trois fois. Si la fuite n'a pas disparu, le réarmement n'aura pas lieu et le circuit restera ouvert pour révision par un spécialiste.

FD REC4 infra3Par exemple, dans le secteur des télécommunications, il est très courant que les différentes antennes soient réparties sur le territoire, certaines d'entre elles étant situées à des points éloignés ou difficiles d'accès. Un arrêt de ce type d'infrastructures pourrait entraîner pour l'entreprise des pertes de l'ordre de 30 000 euros / minute, en plus des coûts et des inconvénients liés au déplacement du personnel sur le site, pour simplement réarmer le commutateur.

D'autres exemples similaires concernent les installations d'éclairage public, qui assurent le fonctionnement du système d'éclairage de la ville ou des routes, ou la déconnexion d'équipements de stations-service à faible coût, qui ne comportent pas de personnel in situ pour effectuer un réarmement manuel. Au lieu de se déplacer sur site pour réenclencher le système, le REC4 se chargerait de rétablir le bon fonctionnement de l'installation.

FD REC4 infra4En ce qui concerne le secteur des services, le différentiel à réarmement automatique constitue un avantage important pour que les systèmes tels que l'éclairage, la climatisation, le réseau des caméras de surveillance ou le SAI restent actifs en permanence, tant pour les petits établissements que pour les grandes surfaces et les centres commerciaux.


Découvrez son fonctionnement et son installation

 

Plus d'informations: Interrupteur différentiel à réarmement automatique

 

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