Mercredi 13 Février 2008
publié par slaouti publié dans : www.gtre
Samedi 11 Novembre 2006

 

 LE FACTEUR DE DEPHASAGE (Cos j)

 Le facteur de déphasage (Cos j) représente le cosinus de l’angle de déphasage entre la tension fondamentale et le courant fondamentale (60 ou 50 Hz)

  

   

  Le facteur de puissance (Fp) est le rapport de la puissance active P avec la puissance apparente

  

                                  

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Mardi 17 Octobre 2006
 
Dans cette fiche, on s’intéresse tout particulièrement aux phénomènes harmoniques générés par de l’éclairage spécifique. Les harmoniques perturbent l’installation en créant une surcharge dans le conducteur neutre et une résonance qui détériore la source de secours.
 
 
Le problème
 
L’installation électrique
 
Un poste source alimente par une ligne de 12 km en aérien un poste MT/BT 630kV/415V d’une exploitation. Il n’y a pas d’autre utilisateur alimenté.

o    La puissance nominale appelée est de 416 kVA.

 o   Les charges BT sont principalement des lampes physiologiques (232 lampes à vapeur de mercure et 632 lampes à vapeur de sodium).

o   La variation de l’éclairage de la serre se fait par l’allumage ou l’extinction d’une partie des lampes.

o La compensation du cos fi se fait par l’utilisation de condensateurs de 45 µF répartis au niveau des lampes.

o L’exploitation dispose d’un groupe électrogène de 230 kVA qui permet un fonctionnement de l’installation à demi Charge.

 
Les dysfonctionnements rencontrés
 
Ils sont apparus sous deux formes :

O   Lors d’un fonctionnement sur groupe électrogène, l’alternateur a été détérioré.

Un échauffement anormal du câble du neutre a été observé au secondaire du transformateur de 630 kVA pour une charge de 400 kW.

o la circulation de fort courants harmoniques notamment de rang 3. Ces harmoniques proviennent des lampes à vapeur de sodium et de mercure,

O une résonance entre les condensateurs des lampes et l’inductance du transformateur dans certaines conditions d’exploitation de l’installation.

o Dans un premier temps, on abordera le problème avec les mesures effectuées grâce au Micrologic 7.0 H qui a permis un premier diagnostic. Ce diagnostic sera validé avec le calcul de la fréquence de résonance.

Des mesures effectuées sur un type de lampes à vapeur de sodium proche de celles utilisées dans l’installation, fournissent les injections en courant harmonique ci-après :
  
Circulation des courants harmoniques de rang 3
 
La charge étant équilibrée sur les 3 phases, le courant harmonique de rang 3 est homopolaire. C’est pourquoi on observe dans le neutre un courant égal à 3 fois le courant harmoniques 3 des phases :
I 3 =140 A et I 3 neutre = 428 A.
On a donc un premier problème lié à l’échauffement du conducteur neutre.
 
Ce problème est typique sur les réseaux BT.
 
Amplification des courants harmoniques par résonance
 
Un deuxième problème est lié à l’amplification des courants harmoniques par résonance.Le courant harmonique théorique injecté est inférieur à celui mesuré. Pour le rang 5 par exemple, on mesure 29% de courant harmonique soit 3 fois plus que l’injection individuelle de chaque lampe.
On peut vérifier facilement par le calcul cette fréquence de résonance calcul, il faut considérer deux cas : soit que l’installation est alimentée par le transformateur ou par le groupe électrogène (demi charge).
 
O   Dans le premier cas :
La résonance se situe entre le rang 4 et 5. Elle varie en fonction du nombre de lampes utilisées. Les capacités de compensation intégrées dans les lampes entraînent donc une amplification des courants et tensions de rang 4 et 5. Le facteur de résonance est voisin de 9.
 
  Dans le deuxième cas :
On observe une amplification autour de l’harmonique 3 lorsqu’on compare le fonctionnement sur le groupe et le fonctionnement sur transformateur.
On observe aussi une forte amplification du rang 2.
 
Solution proposée
 
Une solution technique, pour protéger à la fois le réseau amont du distributeur et l’alternateur,Consiste à interposer immédiatement en aval de l’inverseur de source, un transformateur d’isolement de rapport 1/1 à couplage triangle étoile ou triangle-zig zag pour faire barrage aux harmoniques multiples de 3 (systèmes homopolaires) qui circulent dans le neutre).
L’inductance de ce transformateur modifie les conditions de résonance qui amplifiaient le rang 2.
 
Il faut néanmoins contrôler qu’il n’y a pas de problème pour l’harmonique 5, auquel cas il faudrait utiliser un filtre.
Les mesures effectuées après installation du transformateur d’isolement montrent que les harmoniques homopolaires ne sont pas transmis en amont de celui ci.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Mardi 19 Septembre 2006

Préambule :

Beaucoup de message me sont parvenus afférents justement au filtrage des harmoniques, je relève cependant une incompréhension puisqu’il est assimilé à la protection des réseaux et des transformateurs MT/BT.
Il s’avère donc indispensable de rappeler quelques notions relatives à la protection des réseaux.
En ce qui concerne le régime du neutre et l’îlotage pour limiter l’étendue des conséquences d’un défaut ; ils ferons l’objet très prochainement d’un article particulier.

B.SLAOUTI

NECESSITE D’UN SYTEME DE PROTECTION DES RESEAUX :


Il est nécessaire de protéger un réseau électrique pour :

 Préserver la sécurité des personnes et des biens (danger d’électrocution par élévation du potentiel des masses).
 Préserver la stabilité du réseau et la continuité d’exploitation de l’unité (client) par l’élimination des défauts électriques dans un temps minimal.
 Eviter la destruction partielle ou totale du réseau par l’élévation dangereuse des températures dues au fonctionnement anormal de ce réseau.
 Eviter les risques d’incendie dus à l’amorçage d’un arc entre conducteurs.

ROLE D’UN SYSTEME DE PROTECTION :

Le système de protection doit détecter les fonctionnements électriques anormaux dûs :
 Aux défauts d’isolement entre :
Un conducteur et la terre (défaut monophasé).
Deux conducteurs (défaut biphasé).
Trois conducteurs (défaut triphasé).
 Aux charges protégées
 Aux surtensions
 Aux déséquilibres.

La protection du réseau électrique est assurée lorsque les éléments défectueux sont mis hors tension le plus rapidement possible par les dispositifs de coupures en charge (Disjoncteur, contacteur, fusibles….).
L’ordre de coupure est initié :
 Soit directement à partir d’éléments incorporés au dispositif de coupure (relais magnétothermique).
 Soit indirectement à partir d’ensemble extérieurs au dispositif de coupure, comprenant les éléments suivants : réducteur de mesure, relais protection, appareil de coupure

QUALITE D’UN SYSTEME DE PROTECTION :

Un bon système de protection doit :
 Etre sélectif, ce qui nécessite parfois une étude complexe.
 Etre rapide pour limiter les dégâts dûs aux arcs et aux courants de courts circuits internes aux matériels.
 Avoir un comportement le plus indépendant possible de la configuration du réseau.
 Etre indifférent aux anomalies de fonctionnement du réseau qui ne sont pas celles pour lesquelles la protection doit agir.
Par exemple, une protection contre les défauts triphasés ou biphasés ne doit pas fonctionner sur des défauts monophasés. A moins qu’un tel fonctionnement soit pensé et voulu.

 Etre sensible pour fonctionner dans des circonstances ou les courants de défauts se trouvent réduits par une résistance de défaut.
 Etre fiable, c'est-à-dire être prêt à remplir son rôle à tout instant, sans défaillance, pendant de nombreuses années, ce qui n’exclut pas les contrôles périodiques et préventif.


RELAIS DE PROTECTION

Les évolutions technologiques aboutissent à proposer deux gammes compatibles, numérique et statique s pouvant communiquer ensemble.

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Mardi 25 Juillet 2006
 
Equipement de filtrage des harmoniques
(Texte expurgé du catalogue de distribution de Schneider Electric)

Les installations électriques mettant en jeu de l'électronique de puissance
(Par exemple moteurs à vitesse variable, alimentations sans interruption, etc.) Génèrent des courants harmoniques qui peuvent nuire au  bon fonctionnement.
La solution est apportée par des équipements de filtrage des harmoniques (Filtre passif et filtre hybride) qui sont proposés en fonction des performances à atteindre.

Présentation :
Les équipements de filtrage des harmoniques se présentent sous la forme d'armoire pouvant être intégrée dans un tableau de distribution BT.
L'équipement de filtrage est conforme à la norme CEI 439.
Ces équipements de filtrage sont proposés sous deux formes :
 filtre passif
Il est constitué d'inductances et de condensateurs configurés en circuits résonnants, accordés sur la fréquence du rang d'harmonique à éliminer.
Un équipement peut associer plusieurs ensembles pour éliminer plusieurs rangs d’harmoniques.
Le filtre passif permet à la fois :
 la compensation d'énergie réactive
 une grande capacité de filtrage

 filtre hybride
Il comprend un filtre passif associé à un filtre actif, assemblés dans la même enveloppe. Le filtre actif permet d'éliminer les courants harmoniques sur un grand nombre de rangs.
Caractéristiques :
 filtre passif :
 tension assignée : 400 V triphasé
 puissance réactive :
- jusqu'à 265 kvar/470 A pour filtre de rang 5
- jusqu'à 145 kvar/225 A pour filtre de rang 7
- jusqu'à 105 kvar/145 A pour filtre de rang 11
- autres puissances : sur demande
 filtre hybride :
 tension assignée : 400 V triphasé
 filtre passif : rang 5
 filtre actif : 20 à 180 A
 puissance réactive : jusqu'à 265 kvar (autres puissances sur demande)
 rangs d'harmoniques traités : 2 à 25
 total des courants harmoniques : jusqu'à 440 A.
Installation :


 l'équipement de filtrage se présente sous la forme d'un ensemble prêt à raccorder
 le filtre actif est protégé par un disjoncteur individuel et le filtre passif est équipé d'une protection de surcharge, ramenée sur le disjoncteur de protection de l'ensemble.


























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