La Qualité de Fourniture

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1 La Qualité de Fourniture Eric Ravoir Directeur Commercial Service Aix-les-Bains Expert T&D Réseaux Electriques 1

2 La Qualité de Fourniture 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 2

3 1 L ouverture du marché de l électricité Ouverture à la concurrence de la production d électricité Ouverture à la concurrence de la production décentralisée 1985 : directive 85/374 de l EU : «l électricité est un produit» Focus majeur sur la disponibilité de l énergie aux points d utilisation Recherche de la compétitivité 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 La Qualité de Fourniture Contexte 3

4 La Qualité de Fourniture générateur transformateur Production Distribution Réseau en antenne HTB Transmission Réseau maillé HTB BT Dérégulation du marché Augmentation des points et des sources de production HTB BT Habitations 4 BT Industries Entreprises

5 La Qualité de Fourniture Critères de qualité [1/2] Distributeur Utilisateur Garantie d un produit de qualité Dimensionnement des composants du réseau électrique Niveau de satisfaction Disponibilité de l énergie Performance des équipements 5

6 La Qualité de Fourniture Critères de qualité [2/2] Les critères de qualité sont issus de l observation des perturbations électromagnétiques des réseaux électriques La Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) caractérise : l aptitude d un appareil à fonctionner normalement, dans un environnement électromagnétique donné, sans produire lui-même de perturbations nuisibles pour les autres appareils 6

7 La Qualité de Fourniture Classification Classes Basse fréquence (< 9 khz) Haute fréquence (= 9 khz) Les décharges électrostatiques La mesure de QEE consiste à caractériser les perturbations électromagnétiques conduites basse fréquence (gamme élargie pour les surtensions transitoires) Les Les creux creux de de tension tension et et coupures coupures Les Les harmoniques harmoniques Les Les surtensions surtensions temporaires temporaires Les Les surtensions surtensions transitoires transitoires Les Les fluctuations fluctuations de de tension tension Les Les déséquilibres déséquilibres de de tension tension Les Les variations variations de de fréquence fréquence Les Les réducteurs réducteurs de de mesure mesure Amplitude Forme d onded Fréquence Symétrie U 7

8 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. La Qualité de Fourniture 1. Les creux de tension et coupures 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 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, Creux de tension et coupures longues : Ils sont le résultat de l isolement définitif d un défaut permanent 8

9 1. Les creux de tension et coupures Démarrage / ré-accélération de moteur asynchrone Cas n 1 : séquence de démarrage normal d un moteur Vitesse moteur Courant moteur Tension jeu de barres moteur 9

10 Cas n 2 : séquence de démarrage du même moteur en mode dégradé (mode îloté) Vitesse moteur 1. Les creux de tension et coupures Démarrage / ré-accélération de moteur asynchrone Courant moteur Tension jeu de barres moteur 10

11 3 Effets des perturbations sur les charges et procédés La Qualité de Fourniture 1. Les creux de tension et coupures Un creux de tension ou une coupure de quelques centaines de millisecondes isecondes peut se traduire par des pertes matérielles ou immatérielles de plusieurs heures. Ils sont la cause la plus fréquente et la plus critique en terme de problèmes de qualité d énergie. 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, 4 Solutions d amélioration L architecture du réseau (réseau radial / réseau maillé) Les configurations d exploitation du réseau Architectures des systèmes de contrôle-commande commande et des automatismes de reprise de service 11

12 1. Les creux de tension et coupures Effets des perturbations sur les charges et procédés [1/3] Production Distribution Réseau en antenne HTB Transport Réseau maillé BT Entreprises BT Habitations 12 Industries

13 1. Les creux de tension et coupures Effets des perturbations sur les charges et procédés [2/3] Production HTB Distribution Réseau en antenne Transport Réseau maillé BT Entreprises BT Mauvaise coordination Habitations Industries 13

14 1. Les creux de tension et coupures Effets des perturbations sur les charges et procédés [3/3] Production HTB Distribution Réseau en antenne Transport Réseau maillé BT Entreprises BT Habitations Industries 14

15 La Qualité de Fourniture 2. Les harmoniques 1 Définition Les harmoniques sont des signaux, de fréquences multiples de la fréquence du fondamental (50Hz pour le réseau français) On définit le taux de distorsion harmonique THD qui permet de quantifier le niveau de pollution en harmonique en un point donné. Le THD ne doit pas dépasser 8% (EN 50160) 2 Origine Les harmoniques proviennent principalement de charges non linéaires. Les principales sources d harmoniques en réseau industriel : Equipements d électronique de puissance : variateurs de vitesse (44%), redresseurs à diodes ou à thyristors (28%), onduleurs, alimentations à découpage. Charges utilisant l arc électrique : fours à arc, machines à souder, éclairage (lampes à décharge, tubes fluorescents). Démarrages de moteurs par démarreurs électroniques Enclenchements de transformateurs de puissance sont aussi générateurs d harmoniques temporaires. 15

16 3 Effets des perturbations sur les charges et procédés La Qualité de Fourniture 2. Les harmoniques Leurs 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 16

17 La Qualité de Fourniture 2. Les harmoniques 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 17

18 La Qualité de Fourniture 3. Les réducteurs de mesure MiCOM P121 20kV secours Y Jeu de barres Exploitation MiCOM P120 MiCOM P444 MiCOM P740 Y Jeu de barres Auxiliaire groupes Ligne n 1 Transformateur Alternateur 225kV Y Ligne n 2 MiCOM P444 MiCOM P632 MiCOM P343 Transformateur de courant Transformateur de tension 18

19 La Qualité de Fourniture 3. Les réducteurs de mesure MiCOM P121 20kV secours Y Jeu de barres Exploitation MiCOM P120 MiCOM P444 MiCOM P740 Y Jeu de barres Auxiliaire groupes Ligne n 1 Transformateur Alternateur 225kV Y Ligne n 2 MiCOM P444 MiCOM P632 MiCOM P343 Transformateur de courant Transformateur de tension 19

20 La Qualité de Fourniture Conclusion Service Experts Réseaux électriques 20