\nLa r\u00e9ponse est simplement : non.<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n
- \n
- Est-ce alors une erreur d’avoir choisi cette fr\u00e9quence de 189 Hz comme norme ?
\nLa r\u00e9ponse est simplement : non.<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\u00a0<\/strong><\/p>\n
\n\n
\n \n O\u00f9 est le probl\u00e8me alors ?<\/strong><\/h3>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
\nTypologie de r\u00e9seaux \u00e9lectriques<\/h5>\n
\n\n\nLa r\u00e9ponse \u00e0 cette question n\u00e9cessite un bref rappel du principe de fonctionnement des filtres de rejet. Si nous observons le graphique imp\u00e9dance-fr\u00e9quence d\u2019une s\u00e9rie r\u00e9actance-condensateur d\u00e9finie avec p= 7 % (Fig. 1), nous voyons qu\u2019elle offre l\u2019imp\u00e9dance la plus basse \u00e0 189 Hz et que l\u2019imp\u00e9dance augmente progressivement de part et d\u2019autre, avec la particularit\u00e9 que l\u2019imp\u00e9dance est capacitive \u00e0 des fr\u00e9quences inf\u00e9rieures \u00e0 189 Hz, et de nature inductive \u00e0 des fr\u00e9quences plus \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n
\u00ab\u00a0C’est pr\u00e9cis\u00e9ment ce caract\u00e8re inductif face aux fr\u00e9quences harmoniques d’ordre 5 ou sup\u00e9rieur qui \u00e9vite la possibilit\u00e9 qu’un ph\u00e9nom\u00e8ne de r\u00e9sonance se produise \u00e0 l’une de ces fr\u00e9quences.\u00a0\u00bb<\/h5>\n
<\/p>\n
Mais la valeur de cette imp\u00e9dance aux diff\u00e9rentes fr\u00e9quences harmoniques, ainsi que la valeur de l’imp\u00e9dance de court-circuit au point de connexion de la batterie au r\u00e9seau (Xcc en CCP) constituent \u00e9galement un param\u00e8tre cl\u00e9 pour le bon fonctionnement du filtre de rejet.<\/p>\n
![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig1.jpg\")
<\/span>
\nFig. 1 R\u00e9ponse en fr\u00e9quence d’un filtre de rejet avec p= 7 % (189 Hz)<\/em><\/span><\/p>\nDans un r\u00e9seau \u00e9quip\u00e9 d\u2019un filtre de rejet, avec un sch\u00e9ma unifilaire et un sch\u00e9ma \u00e9quivalent, comme indiqu\u00e9 dans la Fig. 2, il est habituel que l’imp\u00e9dance de court-circuit (Xcc) au point de connexion de la batterie au r\u00e9seau (CCP) soit nettement inf\u00e9rieure \u00e0 l’imp\u00e9dance de chaque \u00e9chelon de la batterie de condensateurs, de sorte que l’absorption par chaque \u00e9chelon des courants harmoniques circulant dans le r\u00e9seau doit \u00eatre relativement faible par rapport \u00e0 celle qui circule vers le r\u00e9seau, car c\u2019est le chemin de moindre imp\u00e9dance.<\/p>\n
Mais la situation peut changer dans le cas de r\u00e9seaux o\u00f9 la valeur Xcc est \u00e9lev\u00e9e, c’est-\u00e0-dire dans les r\u00e9seaux o\u00f9 la puissance de court-circuit (Scc) dans le CCP est faible. Ce type de r\u00e9seaux est \u00e9galement appel\u00e9 r\u00e9seau virtuel.<\/p>\n
![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig2.jpg\")
<\/p>\nFig. 2 Sch\u00e9ma unifilaire et sch\u00e9ma \u00e9quivalent d\u2019une installation \u00e9quip\u00e9e d\u2019un filtre de rejet<\/em><\/span><\/p>\n
Les installations susceptibles de subir cette situation sont celles o\u00f9 la puissance de court-circuit dans le r\u00e9seau de distribution haute tension est faible au point de couplage du r\u00e9seau basse tension, ou celles qui sont aliment\u00e9es par un transformateur de puissance avec une valeur de facteur K (facteur de surcharge harmonique) qui ne convient pas, par d\u00e9faut, au contenu harmonique des charges qu\u2019il alimente, ou lorsqu’il existe de longs tron\u00e7ons de c\u00e2bles entre la sortie du transformateur et le CCP de la batterie au r\u00e9seau, ce qui implique une haute imp\u00e9dance dans ladite section.<\/p>\n
Dans ces cas, l\u2019effet le plus courant est l\u2019augmentation des courants harmoniques absorb\u00e9s par les \u00e9chelons de la batterie de condensateurs. Cette augmentation peut \u00eatre dans certains cas tr\u00e8s importante, surchargeant s\u00e9v\u00e8rement les condensateurs et les r\u00e9actances constituant chaque filtre de rejet, et acc\u00e9l\u00e9rant, notamment dans le cas des condensateurs, leur d\u00e9t\u00e9rioration qui se traduit g\u00e9n\u00e9ralement par une diminution de leur capacit\u00e9. Cette diminution de capacit\u00e9 augmente m\u00eame l\u2019absorption de courants harmoniques puisque, comme on peut le d\u00e9duire de la formule qui d\u00e9termine la fr\u00e9quence de r\u00e9sonance (Fig. 1), une diminution de capacit\u00e9 implique une augmentation de la fr\u00e9quence de syntonisation, de sorte qu’elle est encore plus proche des fr\u00e9quences harmoniques pr\u00e9sentes dans le r\u00e9seau (rappelez-vous que c’est g\u00e9n\u00e9ralement celle d’ordre 5 qui pr\u00e9domine), r\u00e9duisant ainsi l’imp\u00e9dance. \u00e0 ladite fr\u00e9quence et, par cons\u00e9quent, augmentant la consommation en courant dudit ordre.<\/p>\n
En d’autres termes, le filtre d\u00e9syntonis\u00e9 a un comportement plus proche de celui d’un filtre syntonis\u00e9 ou d’un filtre d’absorption, mais comme il n’a pas \u00e9t\u00e9 con\u00e7u pour un tel usage, sa capacit\u00e9 est d\u00e9pass\u00e9e, ce qui entra\u00eene sa d\u00e9t\u00e9rioration.<\/p>\n
De plus, les r\u00e9seaux avec de faibles valeurs de Scc tendent \u00e0 pr\u00e9senter, dans le cas d’une forte circulation de courants harmoniques, des niveaux \u00e9lev\u00e9s de distorsion harmonique (THD (U)), ce qui suppose un \u00e9l\u00e9ment de plus qui contribue \u00e0 l\u2019augmentation du courant harmonique absorb\u00e9 par les condensateurs.<\/p>\n
En bref, une solution adopt\u00e9e pour emp\u00eacher que l\u2019installation d\u2019une batterie de condensateurs n’affecte le r\u00e9seau et que cette derni\u00e8re ne soit \u00e0 son tour affect\u00e9e par l\u2019existence d\u2019harmoniques dans le r\u00e9seau, peut ne pas fournir les r\u00e9sultats escompt\u00e9s, avec la probl\u00e9matique tant au niveau technique que commercial que cela entra\u00eenera sans aucun doute.<\/p>\n
Quelle option pouvons-nous envisager au moment de proposer une compensation de r\u00e9active au moyen d\u2019une batterie avec filtres de rejet dans ce type d\u2019installation ?<\/p>\n
Le premier point serait \u00e9videmment de d\u00e9terminer si l’installation \u00e0 compenser peut ou non \u00eatre du type expos\u00e9, c’est-\u00e0-dire, un r\u00e9seau virtuel. Malheureusement, il n\u2019existe pas de m\u00e9thode simple et infaillible pour le faire, mais il existe une s\u00e9rie de conditions qui peuvent nous aider \u00e0 le d\u00e9terminer avec un degr\u00e9 de r\u00e9ussite assez \u00e9lev\u00e9. Les principales sont celles \u00e9num\u00e9r\u00e9es ci-dessous :<\/p>\n
- \n
- 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 sup\u00e9rieur \u00e0 15 % en condition de pleine charge.<\/li>\n
- Le niveau de distorsion harmonique en tension (THD (U)), au point o\u00f9 la batterie de condensateurs sera connect\u00e9e, a une valeur sup\u00e9rieure \u00e0 3 % dans les conditions de vide de l’installation.<\/li>\n
- Le niveau de distorsion harmonique en tension (THD (U)), au point o\u00f9 la batterie de condensateurs sera connect\u00e9e, a une valeur sup\u00e9rieure \u00e0 6 % dans des conditions de charge normale de l’installation.<\/li>\n<\/ul>\n
Dans le cas o\u00f9 une ou plusieurs des situations ci-dessus sont rencontr\u00e9es, il est vivement conseill\u00e9 de prescrire une batterie de condensateurs \u00e9quip\u00e9e de filtres de rejet avec une syntonisation diff\u00e9rente de celle standard de 189 Hz (toujours, bien entendu, en supposant que les harmoniques pr\u00e9sents dans le r\u00e9seau sont d\u2019ordre 5 ou sup\u00e9rieur).<\/p>\n
Quelle syntonisation est alors conseill\u00e9e ?<\/strong><\/p>\n
CIRCUTOR propose pour ces cas une syntonisation d’une valeur de 170 Hz, correspondant \u00e0 p= 8,7 %, qui conf\u00e8re un haut niveau de protection \u00e0 la batterie de condensateurs install\u00e9e dans des r\u00e9seaux du type susmentionn\u00e9.<\/p>\n
Qu’obtenons-nous avec ce changement de syntonisation ?<\/strong><\/p>\n
En reprenant le graphique de la r\u00e9ponse en fr\u00e9quence d\u2019un filtre de rejet (Fig. 1), il est observ\u00e9 qu’en diminuant la fr\u00e9quence de r\u00e9sonance, l’imp\u00e9dance que le filtre pr\u00e9sente aux harmoniques d’ordre 5 ou sup\u00e9rieur est augment\u00e9e, nous r\u00e9duisons donc consid\u00e9rablement la possibilit\u00e9 d’une consommation \u00e9lev\u00e9e desdits courants harmoniques. De plus, ce changement de syntonisation s’accompagne de l’utilisation de condensateurs de tension nominale sup\u00e9rieure \u00e0 celle de ceux utilis\u00e9s dans les filtres standard de p= 7 %, et de l’utilisation de r\u00e9actances avec une valeur d’inductance (mH) \u00e9galement sup\u00e9rieure \u00e0 celle des mod\u00e8les standard. Tout cela donne une batterie de condensateurs nettement plus robuste qu’une batterie analogue en puissance avec p= 7 %.<\/p>\n
Cas d’\u00e9tude<\/h5>\n
Ce qui suit est un cas r\u00e9el o\u00f9 l\u2019application de deux batteries de filtres de rejet, \u00e0 man\u0153uvre par thyristors, et d\u2019ensembles r\u00e9actance-condensateur syntonis\u00e9s \u00e0 170 Hz, a permis d\u2019obtenir une compensation parfaite du r\u00e9seau et, de plus, a nettement am\u00e9lior\u00e9 la qualit\u00e9 de l’alimentation (qualit\u00e9 de la tension) dans ledit r\u00e9seau.<\/p>\n
L\u2019installation correspond \u00e0 un funiculaire de la ville de Barcelone, dont le sch\u00e9ma unifilaire simplifi\u00e9 est illustr\u00e9 par la Fig. 3.<\/p>\n
![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig3.jpg\")
<\/span>
\nFig. 3 Sch\u00e9ma unifilaire simplifi\u00e9 de l’installation d’un funiculaire de la ville de Barcelone<\/em><\/span><\/p>\n![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig4.jpg\")
<\/span>
\nFig. 4 Installation du funiculaire. La batterie de condensateurs est observ\u00e9e \u00e0 gauche de la photo<\/em><\/span><\/p>\nCe type d\u2019installations pr\u00e9sente clairement une symptomatologie similaire \u00e0 celle d\u00e9crite pour d\u00e9terminer si elles sont ou non susceptibles de poser des probl\u00e8mes dans le cas o\u00f9 une batterie de condensateurs classique avec des filtres de rejet est install\u00e9e, puisqu\u2019elles sont g\u00e9n\u00e9ralement situ\u00e9es loin de la sous-station \u00e0 haute tension qui les alimente, avec une distance entre le transformateur MT\/BT et la charge principale, en l\u2019occurrence le convertisseur de puissance et le moteur de commande, g\u00e9n\u00e9ralement de plusieurs m\u00e8tres et, avec l\u2019existence, pr\u00e9cis\u00e9ment, d\u2019un convertisseur de puissance qui fait que le niveau de distorsion harmonique dans le courant est assez \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n
Situation pr\u00e9alable \u00e0 l’installation de la batterie de condensateurs<\/h5>\n
La Fig. 5 montre l’\u00e9volution des puissances actives et r\u00e9actives inductives (p\u00e9riode d’int\u00e9gration de 1 s) dans l’un des deux transformateurs de l’installation. La batterie de condensateurs, qui correspond \u00e0 un dispositif CIRCUTOR, avec man\u0153uvre par thyristors, de 6 x 55 kvar\/500 V\/50 Hz\/p = 8,7 %, est d\u00e9connect\u00e9e.<\/p>\n
![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig5.jpg\")
<\/span>
\nFig. 5 \u00c9volution de la puissance active triphas\u00e9e g\u00e9n\u00e9r\u00e9e (rouge), de la puissance active triphas\u00e9e consomm\u00e9e (vert) et de la puissance r\u00e9active inductive consomm\u00e9e (violet et bleu)<\/em><\/span><\/p>\nLa Fig. 6 montre clairement l’influence sur la tension du r\u00e9seau de la valeur du courant fourni par le transformateur, autre sympt\u00f4me \u00e9vident de r\u00e9seau virtuel.<\/p>\n
![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig6.jpg\")
<\/span>
\nFig. 6 Evolution de la tension entre les phases L1 et L2 (bleu) et de l’intensit\u00e9 du courant en L1 (vert) au point A<\/em><\/span><\/p>\nLa Fig. 7 pr\u00e9sente l’\u00e9volution des niveaux de distorsion en tension THD (U), qui sont significativement \u00e9lev\u00e9s en p\u00e9riode de forte consommation d’intensit\u00e9 de courant par le convertisseur de puissance.<\/p>\n
![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig7.jpg\")
<\/span>
\nFig. 7 Evolution de la distorsion harmonique en tension par phase au point A<\/em><\/span><\/p>\n![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig8.jpg\")
<\/span>
\nFig. 8 Formes d’onde de tension et de courant aux moments de consommation maximale du convertisseur<\/em><\/span><\/p>\nSituation actuelle, apr\u00e8s l’installation de la batterie de condensateurs<\/h5>\n
La Fig. 9 montre l’\u00e9volution des puissances actives et r\u00e9actives inductives (p\u00e9riode d’int\u00e9gration de 1 s) dans l’un des deux transformateurs de l’installation. La batterie de condensateurs est d\u00e9j\u00e0 en service.<\/p>\n
![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig9.jpg\")
<\/span>
\nFig. 9 \u00c9volution de la puissance active triphas\u00e9e g\u00e9n\u00e9r\u00e9e (rouge), de la puissance active triphas\u00e9e consomm\u00e9e (vert) et de la puissance r\u00e9active inductive consomm\u00e9e (violet et bleu) <\/em><\/span><\/p>\nLa Fig. 10 montre comment la r\u00e9duction de la valeur du courant que le transformateur doit fournir r\u00e9duit les variations de la tension dans le r\u00e9seau de mani\u00e8re tr\u00e8s sensible, am\u00e9liorant ainsi la qualit\u00e9 de l’alimentation.<\/p>\n
![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig10.jpg\")
<\/span>
\nFig. 10 Evolution de la tension entre les phases L1 et L2 (bleu) et de l’intensit\u00e9 du courant en L1 (vert) au point A<\/em><\/span><\/p>\nLa Fig. 11 pr\u00e9sente l’\u00e9volution des niveaux de distorsion en tension THD (U) lorsque l’\u00e9quipement de compensation de r\u00e9active est en service. En comparant ces valeurs avec celles de la Fig. 7, une r\u00e9duction notable des taux de distorsion harmonique en tension peut \u00eatre observ\u00e9e (environ 40 % pour les valeurs maximales). La connexion de la batterie a un double effet r\u00e9ducteur de ces d\u00e9bits, effet provoqu\u00e9 par l’absorption d’un certain pourcentage du courant harmonique g\u00e9n\u00e9r\u00e9 par le convertisseur par les condensateurs (dans ce cas, sans aucun risque pour ceux-ci car il s’agit d’un \u00e9quipement renforc\u00e9 pour cette situation), ainsi que par la r\u00e9duction du courant circulant entre la sortie du transformateur de puissance et le CCP, ce qui diminue consid\u00e9rablement la chute de tension harmonique dans ledit c\u00e2ble, ainsi que les pertes internes dans le transformateur. En bref, la qualit\u00e9 de la tension dans le r\u00e9seau, m\u00eame si elle pr\u00e9sente toujours des niveaux de distorsion \u00e9lev\u00e9s, passe \u00e0 des valeurs plus tol\u00e9rables, entra\u00eenant une am\u00e9lioration significative de la qualit\u00e9 de l’alimentation \u00e9lectrique de l’installation, minimisant ainsi le risque de dysfonctionnement des \u00e9quipements.<\/p>\n
![\"Fig.](\"https:\/\/circutorweb.atic.blue\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/FD-reactiva-armonicos-fig11.jpg\")
<\/span>