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La Qualité de Fourniture

Eric RavoirDirecteur Commercial Service – Aix-les-Bains

Expert T&D Réseaux Electriques

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Introduction

Qui est concerné ?§ Les Compagnies d’Electricité (RTE, ERDF, Régies)§ Les personnels d’exploitation, de maintenance des sites industriels§ Les constructeurs d’équipements (ALSTOM, Siemens, ABB, …)

Raisons§ L’ouverture du marché de l’électricité§ La nécessité économique d’accroître la compétitivité§ La généralisation d’équipements sensibles aux perturbations de la tension et/ou eux-mêmes générateurs de perturbations

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Contexte

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1 L’ouverture du marché de l’électricité

ü Focus majeur sur la disponibilité de l’énergie aux points d’utilisationüRecherche de la compétitivitéè qualité = facteur différentiateur

2 La nécessité économique d’accroître la compétitivité§ Réduction des coûts liés au surdimensionnement des installations § Réduction des coûts liés à la perte de continuité de service§ Réduction des coûts liés aux perturbations : coupures, creux de tension, harmoniques, surtensions, …§ Réduction des risques accrus de panne, dû au vieillissement prématuré (surcharge de l’installation, protections mal assurées)Détection par anticipation des problèmes par une expertise, des analyses et un plan de maintenance préventive, corrective, ciblée et optimisée

§ Ouverture à la concurrence de la production d’électricité§ Ouverture à la concurrence de la production décentralisée§ 1985 : directive 85/374 de l’EU : « ll’é’électricitlectricitéé est un produitest un produit »

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générateur

transformateur

TransmissionTransmissionRéseau maillé

DistributionDistributionRéseau en antenne

IndustriesIndustries

HTB

HTA

BT

BT

HTA

ProductionProduction

HabitationsHabitations

EntreprisesEntreprises

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§ Dérégulation du marché§ Augmentation des points et des sources de productionHTB

BT

HTB

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Critères de qualité [1/2]

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Distributeur

§ Garantie d’un produit de qualité

§ Dimensionnement des composants du réseau électrique

Utilisateur

§ Niveau de satisfaction

§ Disponibilité de l’énergie

§ Performance des équipements

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Critères de qualité [2/2]

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Les critères de qualité sont issus de l’observation des perturbations électromagnétiques des réseaux électriques

La CCompatibilité EElectroMMagnétique (CEM) caractérise :

§ dans un environnement électromagnétique donné,

§ l’aptitude d’un appareil à fonctionner normalement,

§ sans produire lui-même de perturbations nuisibles pour les autres appareils

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La Qualité de Fourniture Classification

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Classes

1. Les creux de tension et coupures1. Les creux de tension et coupures

La mesure de QEE consiste à caractériser les perturbations électromagnétiques conduites basse fréquence

(gamme élargie pour les surtensions transitoires)

2. Les harmoniques2. Les harmoniques

3. Les surtensions temporaires3. Les surtensions temporaires

4. Les surtensions transitoires4. Les surtensions transitoires

5. Les fluctuations de tension5. Les fluctuations de tension

6. Les déséquilibres de tension6. Les déséquilibres de tension

7. Les variations de fréquence7. Les variations de fréquence

Basse fréquence (< 9 kHZ) Haute fréquence (= 9 kHZ) Les décharges électrostatiques

AmplitudeAmplitude Forme dForme d’’ondeonde FrFrééquencequence SymSyméétrie Utrie U

8. Les réducteurs de mesure8. Les réducteurs de mesure

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1. Les creux de tension et coupures

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1 Définition Un creux de tension est une baisse de la valeur efficace de la tension, à une valeur comprise entre 90% et 1%, pendant une durée de 10ms à 1minute.

2 Origine Ils sont principalement causés par des phénomènes conduisant à des courants élevés qui provoquent des .chutes de tension à travers les différentes impédances constitutives du réseau

Creux de tension et coupures longues :Ils sont le résultat de l’isolement définitif d’un défaut permanent

Creux de tension et coupures brèves :§ Défauts électriques sur le réseau de transmission (HT), ou sur le réseau industriel en lui-même (MT et BT)§ Commutation des charges de puissance importante : moteurs asynchrones, fours à arc, machines à souder, chaudières, …

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Vitesse moteur Courant moteur

Tension jeu de barres moteur

Cas n°1 : séquence de démarrage normal d’un moteurDémarrage / ré-accélération de moteur asynchrone

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Cas n°2 : séquence de démarrage du même moteur en mode dégradé (mode îloté)

Vitesse moteur Courant moteur

Tension jeu de barres moteur

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Démarrage / ré-accélération de moteur asynchrone1. Les creux de tension et coupures

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3 Effets des perturbations sur les charges et procédésUn creux de tension ou une coupure de quelques centaines de millUn creux de tension ou une coupure de quelques centaines de millisecondes peut se traduire par isecondes peut se traduire par des pertes matdes pertes matéérielles ou immatrielles ou immatéérielles de plusieurs heures.rielles de plusieurs heures.

Ils sont la cause la plus fréquente et la plus critique en terme de problèmes de qualité d’énergie.

4 Solutions d’amélioration

Applications les plus sensibles : §Chaînes complètes de fabrication :en continu dont le procédé ne tolère aucun arrêt temporaire§ Eclairages et systèmes de sécurité : hôpitaux, aéroport, sites industriels sensibles§ Equipements informatiques : DATA CENTERS, banques, télécommunications, …

§ L’architecture du réseau (réseau radial / réseau maillé)§ Les configurations d’exploitation du réseau§ Architectures des systArchitectures des systèèmes de contrôlemes de contrôle--commande et des automatismes de reprise de servicecommande et des automatismes de reprise de service

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TransportTransportRéseau maillé



HTA

HTB

HTA

BT

BT

HTA




1. Les creux de tension et coupuresEffets des perturbations sur les charges et procédés [1/3]

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TransportTransportRéseau maillé



HTA

HTB

HTA

BT

BT

HTA




Mauvaise coordination


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TransportRéseau maillé

DistributionRéseau en antenne


HTA

HTB

HTA

BT

BT

HTA





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2. Les harmoniques

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1 Définition Les harmoniques sont des signaux, de fréquences multiples de la fréquence du fondamental (50Hz pour le réseau français)

2 Origine Les harmoniques proviennent principalement de charges non linéaires.

Les principales sources d’harmoniques en réseau industriel :§ Equipements dEquipements d’é’électronique de puissancelectronique de puissance : variateurs de vitesse (44%), redresseurs à diodes ou àthyristors (28%), onduleurs, alimentations à découpage .

§ Charges utilisant lCharges utilisant l’’arc arc éélectrique : lectrique : fours à arc, machines à souder, éclairage (lampes à décharge, tubes fluorescents).§ DDéémarrages de moteurs par dmarrages de moteurs par déémarreurs marreurs éélectroniqueslectroniques§ Enclenchements de transformateurs de puissanceEnclenchements de transformateurs de puissance sont aussi générateurs d’harmoniques temporaires.

On définit le taux de distorsion harmonique THDTHD qui permet de quantifier le niveau de pollution en harmonique en un point donné.

Le THDTHD ne doit pas dépasser 8% (EN 50160)

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2. Les harmoniques

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3 Effets des perturbations sur les charges et procédésLeurs conséquences sont liées à l’augmentation des valeurs crêtes et efficaces, et au spectre de fréquence

Effets instantanés et à court terme :§ Déclenchements intempestifs des protections§ Vibrations et bruits acoustiques anormaux dans les appareils électromagnétiques :transformateurs, moteurs, tableaux BT

Effets à plus long terme :§ Echauffement, donc vieillissement prématuré, des sources : transformateurs, alternateurs§ Fatigue mécanique des moteurs asynchrones (couples pulsatoires)§ Destruction de matériels sensibles : condensateurs, disjoncteurs§ Vibrations et bruits acoustiques anormaux dans les appareils électromagnétiques :transformateurs, moteurs, tableaux BT

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2. Les harmoniques

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4 Solutions d’amélioration A partir des sources de pollution identifiées et mesurées sur site :§ Calculer les taux d’harmoniques et de distorsion (THD) présents en chaque nœud du réseau§ Dimensionner et localiser l’emplacement des filtres en accord avec les Normes CEI en vigueur afin de limiter à de faibles valeurs les taux d’harmoniques

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Y

YY

20kV secours

Ligne n°1

Ligne n°2

Transformateur Alternateur

Jeu de barresAuxiliaire groupes

Jeu de barresExploitation

Transformateur de courant Transformateur de tension

MiCOMMiCOM P444P444 MiCOMMiCOM P740P740


MiCOMMiCOM P120P120

MiCOMMiCOM P121P121

MiCOMMiCOM P444P444

225kV


3. Les réducteurs de mesure

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Y

20kV secours

Ligne n°1

Ligne n°2

Transformateur

Jeu de barresExploitation

Transformateur de courant Transformateur de tension

Y

Y

Alternateur

Jeu de barresAuxiliaire groupesMiCOMMiCOM P444P444 MiCOMMiCOM P740P740


MiCOMMiCOM P120P120

MiCOMMiCOM P121P121

MiCOMMiCOM P444P444

225kV


3. Les réducteurs de mesure

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Conclusion

Service Service –– Experts RExperts Rééseaux seaux éélectriqueslectriques

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