Batteries de condensateurs Varset

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1 Batteries de condensateurs Varset Guide 2007 Building a New Electric World*

2 L énergie réactive L énergie électrique, distribuée par les fournisseurs d énergie, se compose : c d énergie active consommée (kw), Intégralement transformée en énergie mécanique (travail) et en chaleur (pertes) c d énergie réactive consommée (kvar), transformée par les appareils électriques pour créer l alimentation de leurs propres circuits magnétiques (moteurs par exemple). Facturation d énergie réactive La fourniture d énergie réactive est facturée en plus de celle de l énergie active : c parce qu elle surcharge les lignes et les transformateurs c parce qu elle peut être produite localement, chez l abonné, par des générateurs d énergie réactive (batteries de condensateurs). Les consommateurs d énergie réactive c Moteurs asynchrones. c Ballasts et tubes fl uorescents. c Fours à induction, à arc, à résistance. c Postes de soudure à arc. c Ballasts et tubes fl uorescents. La c La production locale d énergie réactive évite qu elle ne soit appelée sur le réseau. c Cette pratique se nomme la. Compenser pour faire des économies c Supprime la facturation d énergie réactive. c Evite le surdimensionnement des installations. c Augmente la puissance disponible. c Réduit la section des câbles. c Diminue les chutes de tension.

3 La pollution des harmoniques De plus en plus d appareils font appel à de l électronique de puissance. Ces équipements injectent des courants harmoniques dans le réseau électrique. c Ces harmoniques perturbent le fonctionnement de nombreux dispositifs. (automates, cartes d alimentation,...) c Une pollution importante entraîne, par exemple, des échauffements et un claquage prématuré des condensateurs qui y sont très sensibles. Les producteurs de courants harmoniques c Variateurs de vitesse. c Onduleurs. c Eclairages fl uorescents. c Postes soudure. c Fours, micro-ondes,... Réduire les harmoniques permet de faire des économies c Supprime les échauffements et les vieillissements prématurés. c Elimine les vibrations et les parasites. c Evite les troubles de fonctionnement. c Résoud les problèmes de déformations d images et de son,... La maîtrise des perturbations Les solutions Varset Harmony permettent de réduire les nuisances des courants harmoniques. Les selfs sont associées en série avec les condensateurs des batteries de d énergie réactive. Coffret Varset Armoire Varset Module de Varpact Condensateur modulaire Varplus

4 Batteries de condensateurs Armoires Varset hauteur : 1100 ou 2000 mm. Coffrets Varset hauteur : 450 ou 800 mm. Modules de automatique, Varpact de 12,5 à 120 kvar, équipés de modules Varplus 2. c Version Classic, type standard. c Version Comfort, type H, conçus pour supporter les contraintes liées aux harmoniques. c Version Harmony, type SAH, équipés de selfs anti-harmoniques. Condensateurs modulaires Varplus 2 de 5 à 20 kvar, assemblables pour couvrir différentes puissances. 2

5 Sommaire Tarif Vert Calcul et mise en service 4 Où installer une batterie de condensateurs? 6 Calcul de la puissance des condensateurs en tarif Vert 6 c à partir de la facture d électricité 6 c à partir du feuillet de gestion 7 Choix du type et de l équipement de 8 c fi xe ou automatique 8 c prise en compte des harmoniques 8 Page Retour sur investissement 11 Mise en service simplifi ée du régulateur 12 c en coffrets Varset 12 c en armoires Varset 13 Tarif Jaune Calcul et mise en service 5 Où installer une batterie de condensateurs? 14 Calcul de la puissance des condensateurs en tarif Jaune 14 c avantages de la en Tarif Jaune 14 c mesure du cos ϕ 14 Choix des batteries de condensateurs 15 c choix du modèle de Varset 15 Retour sur investissement 15 Mise en service simplifi ée du régulateur 16 en coffrets Varset Page 3

6 Cheminement pour le calcul et la mise en service Tarif Vert Où installer la batterie de condensateurs? Choix de la batterie Etape 1 Calcul de la puissance des condensateurs Etape 2 Compensation fi xe ou automatique Etape 3 Prise en compte des harmoniques Retour sur investissement Mise en service simplifiée Mise en place des TC Coffrets Varset, avec régulateur RT6 Armoires Varset, avec régulateur NR6/12 Choix de la langue Réglage du cos ϕ Réglage du cos ϕ Réglage de la valeur du TC Réglage de la valeur du TC Mise en service automatique Recherche du C/K Mise en service automatique 4

7 Tarif Jaune Où installer la batterie de condensateurs? Choix de la batterie Mesure du cos ϕ de l installation Choix de la batterie de condensateurs Optimisation de son abonnement Retour sur investissement Mise en service simplifiée Mise en place des TC Coffrets Varset, avec régulateur RT6 Mise en service régulateur Réglage du cos ϕ Réglage de la valeur du TC Mise en service automatique - Recherche du C/K 5

8 Calcul de la puissance des condensateurs globale M M M M Tarif Vert Où installer une batterie de condensateurs? Les condensateurs peuvent être installés à différents niveaux de l installation. Schneider Electric préconise la globale, au départ de l installation. La puissance réactive nécessaire Etape 1 La puissance à installer se calcule : c soit à partir de la facture d électricité c soit à partir du feuillet de gestion annuel. Calcul à partir de la facture d électricité Q Société ABC-D c Prendre une facture d électricité sur laquelle les kvar facturés sont les plus élevés (entre le 1 er novembre et le 31 mars). c Au recto de la facture, relever la valeur de la tangente ϕ primaire. Par exemple : 0,797. c Au verso, relever la puissance active atteinte la plus élevée, en période P ou HP. Par exemple : 127 kw. c Calculer la formule : Qc = P x ( tg ϕ - 0,4) Qc : puissance de la batterie à installer. P : puissance atteinte. Qc = 127 x (0,797-0,4) Qc = 50,5 Puissance réactive à installer : 50,5 kvar. 6 Fac similé d une facture EDF, recto verso.

9 Calcul à partir du feuillet de gestion Société ABC-D Fac similé d un feuillet de gestion EDF. Le feuillet de gestion donne la synthèse des consommations d électricité sur l année. c Se procurer le feuillet de gestion de l année précédente. c Rechercher le mois où la consommation d énergie réactive est la plus élevée. Par exemple 311 en mars. c Relever la puissance active atteinte la plus élevée, en période P ou HP, pendant le même mois. Par exemple : 118 kw. c Relever la valeur de la tangente ϕ correspondante du même mois. Par exemple : 0,888. c Calculer la formule : Qc = P x ( tg ϕ - 0,4) Qc : puissance de la batterie à installer. P : puissance atteinte. Qc = 118 x (0,888-0,4) Qc = 57,5 Puissance réactive à installer : 57,5 kvar. 7

10 Choix du type et de l équipement de Etape 2 Compensation fixe ou automatique 400 V / 50 Hz Qc/Sn Tarif Vert La fixe Les condensateurs, commandés par disjoncteur, interrupteur, contacteur ou installés en direct, fonctionnent en Tout ou Rien. La automatique Ces équipements, à régulation automatique intégrée, permettent d adapter automatiquement la puissance réactive fournie par les condensateurs. i 15 % Compensation fi x e > 15 % Compensation automatique c Calculer la formule Qc Sn Qc : puissance de la batterie à installer. Par exemple : 50 kvar. Sn : puissance apparente du transformateur de l installation Par exemple : 250 kva. c Qc/Sn i 15 % : fixe > 15 % : automatique Dans notre exemple : 50 = 20 % 250 Le seuil de 15 % est une valeur indicative, conseillée pour éviter les effets de la sur à vide. Etape 3 Prise en compte des harmoniques Selon la puissance des générateurs d harmoniques, trois équipements sont proposés : c équipements Classic c équipements Comfort c équipements Harmony. 8

11 Choix du type de Le choix entre les trois équipements peut se faire : c soit à partir du rapport Gh/Sn c soit à partir du taux de distorsion en courant harmonique mesuré THD(I) c soit à partir du taux de distorsion en tension harmonique mesuré THD(U) Rapport Gh (si les données sont disponibles) Sn M Sn (kva) U (V) P (kw) Gh (kva) Qc (kvar) Les équipements de compensaton existent en trois versions, adaptées au niveau de pollution harmonique du réseau. Le rapport Gh/Sn permet de choisir la version appropriée : c Calculer la formule Gh Sn Gh : puissance apparente des récepteurs produisant des harmoniques (électronique de puissance, moteurs, variateurs de vitesse, convertisseurs, tubes fl uorescents,...) Sn : puissance apparente du transformateur. Qc : puissance de l équipement de. U : tension réseau. Gh/Sn < 15 % 15 à 25 % > 25 % (*) Classic Comfort Harmony Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3 U = 400 v U = 400 V U = 400 V Sn = 800 kva Sn = 800 kva Sn = 800 kva P = 450 kw P = 300 kw P = 100 kw Gh = 50 kva Gh = 150 kva Gh = 400 kva Gh = 6,2 % Gh = 18,75 % Gh = 50 % Gh > 50 % Sn Sn Sn Sn équipement de Classic équipement de Comfort équipement de Harmony fi ltrage harmonique (*) > 50 % prévoir un fi ltrage harmonique Les différents types d équipements de Classic Comfort Harmony Filtrage des harmoniques type standard conçus pour les une étude de supporter les contraintes condensateurs sont associés fi ltrage des harmoniques liées aux à des selfs est harmoniques antiharmoniques recommandée 9

12 Choix du type et de l équipement de Tarif Vert Choix du type de (suite) A partir du taux de distorsion en courant THD(I)* c Mesurer THD(I). c Mesurer S. c Calculer la formule THD(I) x S Sn Sn : puissance apparente du transformateur. S : charge en kva au secondaire du transformateur, au moment de la mesure. I : courant. THD(I) x S THD(I) x S THD(I) x S THD(I) x S Sn Sn Sn Sn inférieur compris entre compris entre supérieur à 5 % 5 et 10 % 10 et 20 % à 20 % équipement de Classic équipement de Comfort équipement de Harmony fi ltrage antiharmonique Pour être valable, la mesure doit être réalisée à charge nominale. A partir du taux de distorsion en tension THD(U) * c Mesurer THD(U). c Mesurer S. c Calculer la formule THD(U) x S Sn Sn : puissance apparente du transformateur. S : charge en kva au secondaire du transformateur, au moment de la mesure. U : tension. THD(U) x S THD(U) x S THD(U) x S THD(U) x S Sn Sn Sn Sn inférieur compris entre compris entre supérieur à 2 % 2 et 3 % 3 et 5 % à 5 % équipement de Classic équipement de Comfort équipement de Harmony fi ltrage antiharmonique Pour être valable, la mesure doit être réalisée à charge nominale. (*) THD : Total Harmonic Distorsion ou taux global de distorsion harmonique. 10 Les différents types d équipements de Classic Comfort Harmony Filtrage des harmoniques type standard conçus pour les une étude de supporter les condensateurs fi ltrage des contraintes sont associés harmoniques liées aux à des selfs est harmoniques antiharmoniques recommandée

13 Retour sur investissement Tarif Vert Cos ϕ et facturation de l énergie réactive Le cos ϕ est une mesure du rendement électrique d une installation. cos ϕ = P = Puissance active (kw) S Puissance apparente (kva) Un bon rendement correspond à un cos ϕ proche de 1. Facturation de l énergie réactive Une partie de l énergie réactive (kvar) est fournie gratuitement (40 % de l énergie active consommée), ce qui correspond à un cos ϕ = 0,93. Le dépassement est facturé. c Plus l installation consomme d énergie réactive, plus le cos ϕ est faible. c Plus le cos ϕ est faible, plus il est rentable d installer un équipement de. Le réglage du cos ϕ recommandé pour les régulateurs est de 0,96, ce qui évite de rentrer dans la consommation facturée. Délai de rentabilité de l installation de batteries de condensateurs Exemple Pénalités 200 annuelles Prix 100 batteries Varset Coût 150 prestation Retour sur investissement = 1,25 ans Suppression des pénalités Avantages fi scaux 2007 : amortissement accéléré sur seulement 1 an Les valeurs indiquées ci-dessus sont des ordres de grandeur. Pour plus d informations : 11

14 Mise en service simplifiée (1) du régulateur Tarif Vert TC/CT P1 P2 vers régulateur Mise en place du transformateur de courant TC c Le transformateur TC doit être placé le plus en amont possible, pour voir la totalité du courant. c Il doit être placé sur une phase différente de la prise d information tension, située sur le jeu de barres de Varset. TC/CT L1 L2 L3 OK régulateur Régulateur RT6, en coffret Varset Mise en service simplifiée en 3 étapes : c réglage du cos ϕ c réglage de la valeur du TC c réglage du C/K. Avant de commencer la mise en service, il faut connaître : c le TC c le cos ϕ à atteindre. Minimum conseillé : 0,96. Coffret Varset Régulateur RT6 Faire la mise en service pendant que l installation tourne à régime nominal. Réglage du cos ϕ (facultatif) 1 set set Minimum conseillé : 0,96. Réglage en usine : 1. 1 Appuyer pendant 3 secondes sur set. 2 Faire défi ler le menu jusqu à affi cher cos ϕ, éclairé par les Leds. 3 Régler la valeur du cos ϕ, en utilisant les touches + et - Par exemple 0,96. 4 Valider en appuyant sur set. 1 set set Réglage de la valeur du TC 1 Appuyer pendant 3 secondes sur set. 2 Faire défi ler le menu jusqu à affi cher CT, éclairé par les Leds. 3 Régler la valeur du TC. Par exemple 1000 pour TC 1000/5. 4 Valider en appuyant sur set (1) En outre, un document plus détaillé est joint à chaque batterie Varset, équipée d un régulateur. Mise en service automatique, recherche du C/K 1 Appuyer simultanément pendant 3 secondes sur + et -. 2 Démarrage de la mise en service automatique. Durée maxi : 10 minutes. La mise en service simplifi ée est terminée. la batterie est prête à fonctionner

15 Régulateur NR6/12, en armoire Varset Avant de commencer la mise en service simplifiée, il faut connaître : c le TC c le cos ϕ à atteindre (réglage en usine : 1, minimum conseillé : 0,96) Faire la mesure pendant que l installation tourne à régime nominal ou presque. Armoire Varset Régulateur NR6/12 1 enter 2 3 enter 1 enter 2 3 Choix de la langue 1 Appuyer sur enter. 2 Faire défi ler les différentes langues. Choisir français 3 Valider, en appuyant sur enter. Mise en service 1 Aller sur le menu mise en service 2 Code empêche d aller dans la suite du menu. Appuyez simultanément sur les deux touches + et - en même temps, pour faire affi cher langue. affi chage écran langue français MISSERV Code? langue 4 enter 3 Faire défi ler les différentes langues. Choisir français français 4 Valider, en appuyant sur enter. 1 enter 2 3 enter Réglage de la valeur du TC 1 Faire défi ler le menu jusqu à affi cher TC 2 Régler la valeur du TC. Par exemple 1000 pour TC 1000/5. TC 3 Valider, en appuyant sur enter. 1 enter 2 3 enter Réglage de la valeur du cos jϕ 1 Faire défi ler le menu jusqu à affi cher cos ϕ 2 Régler la valeur du cos ϕ. Par exemple 0,96. Attention, sur l écran le symbole d une self doit apparaître et pas celui d un condensateur. cos ϕ 3 Valider, en appuyant sur enter. Si les messages ESC ERR ou ERR3 s affi chent le régulateur n a pas réussi la mise en service automatique : c prendre la notice complète c vérifi er le câblage du TC c contactez Chorus. Mise en service automatique 1 Affi chage du panneau VERIF. 2 Appuyer sur enter. Mise en service automatique Durée maxi : 10 minutes La batterie est prête à fonctionner Le cos ϕ de l installation s affi che. VERIF WAIT OK 13

16 Calcul de la puissance des condensateurs en Tarif Jaune Tarif Jaune Où installer une batterie de condensateurs? globale M M M Les condensateurs peuvent être installés à différents niveaux de l installation. Schneider Electric préconise la globale, au départ de l installation. M Avantages de la en Tarif Jaune En Tarif Jaune, l énergie réactive n est pas facturée par le fournisseur d énergie électrique. L installation d une batterie de condensateurs permet : c soit de diminuer la puissance souscrite (kva), en réduisant le contrat d abonnement. c soit d augmenter la puissance utile (kw) de l installation, sans changer d abonnement. Pour cela, il faut connaître le cos ϕ de l installation, et donc le mesurer. Mesure du cos ϕ Mesure tension Important c Faire la mesure pendant que l installation tourne à son régime nominal. c Si une batterie de condensateur est installée, la déconnecter du réseau. c La mesure doit être faite par une personne habilitée, avec du matériel conforme. Mesure courant 4 In=250A P4 push to trip 22 SE-OSN.93 alarm STRIr.9.95 Io / %Ir Isd test x Ir x Io x In Ir Isd Matériel et procédures de mesure c Appareil de mesure triphasé ou monophasé. c Faire la mesure sur l arrivée et choisir la phase la plus chargée. c Relever le cos ϕ lorsque la puissance est au maximum.! 14 Pièces électriques sous tension

17 Choix des batteries de condensateurs Retour sur investissement Tarif Jaune Choix du modèle de Varset A l aide du cos ϕ que vous venez de mesurer et du tableau ci-dessous, déterminez le modèle de Varset adapté à votre besoin. A partir de là, vous serez en mesure : c soit de réduire votre puissance de souscription c soit de disposer d une puissance accrue, sans changer d abonnement. Exemple Abonnement souscrit : 144 kva Condensateur Varset : TJ150 cos ϕ mesuré = 0,6 Nouvelle puissance souscrite : 108 kva ou Puissance active supplémentaire : 23 kw. puissance modèle de nouvelle puissance OU puissance active souscrite Varset à souscrire (kva) supplémentaire (kw) (kva) cos f cos f 0,6 0,7 0,8 0,6 0,7 0,8 36 TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ TJ Si la valeur du cos ϕ est comprise entre 2 valeurs du tableau, (ex. : 0,65) choisir l abonnement supérieur (120 kva) ou la puissance active de valeur inférieure (22 kw). Retour sur investissement de l installation de batteries de condensateurs Exemple Pénalités 200 annuelles Prix 100 batteries Varset Coût 150 prestation Retour sur investissement = 1,25 ans suppression des pénalités Avantages fi scaux 2007 : amortissement accéléré sur seulement 1 an 15

18 Mise en service simplifiée (1) du régulateur TC/CT P1 P2 vers régulateur Mise en place du transformateur de courant TC c Le transformateur TC doit être placé le plus en amont possible, pour voir la totalité du courant. c Il doit être placé sur une phase différente de la prise d information tension, située sur le jeu de barres de Varset. TC/CT L1 L2 L3 OK régulateur Régulateur RT6, en coffret Varset Mise en service simplifiée en 3 étapes : c réglage du cos ϕ c réglage de la valeur du TC c réglage du C/K. Avant de commencer la mise en service, il faut connaître : c le TC c le cos ϕ à atteindre. Minimum conseillé : 0,96. Coffret Varset Régulateur RT6 Faire la mise en service pendant que l installation tourne à régime nominal ou presque. Réglage du cos ϕ (facultatif) 1 set set Minimum conseillé : 0,96. Réglage en usine : 1. 1 Appuyer pendant 3 secondes sur set. 2 Faire défi ler le menu jusqu à affi cher cos ϕ, éclairé par les Leds. 3 Régler la valeur du cos ϕ en utilisant les touches + et - Par exemple 0,96. 4 Valider en appuyant sur set. 1 set set Réglage de la valeur du TC 1 Appuyer pendant 3 secondes sur set. 2 Faire défi ler le menu jusqu à affi cher CT, éclairé par les Leds. 3 Régler la valeur du TC. Par exemple 1000 pour TC 1000/5. 4 Valider en appuyant sur set. (1) En outre, un document plus détaillé est joint à chaque batterie Varset, équipée d un régulateur Mise en service automatique, recherche du C/K 1 Appuyer simultanément pendant 3 secondes sur + et -. 2 Démarrage de la mise en service automatique. Durée maxi : 10 minutes. La mise en service simplifi ée est terminée. la batterie est prête

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20 Chorus Toutes les réponses de 8h00 à 18h00, du lundi au vendredi, toute l année. Qualité une remarque, un problème qualité@fr.schneider-electric.com Schneider Electric France Direction Promotion et Communication centre PLM/F F Grenoble cedex 9 Tél FRAED207894FR ART En raison de l évolution des normes et du matériel, les caractéristiques indiquées par les textes et les images de ce document ne nous engagent qu après confi rmation par nos services. Conception : Dufresne-Corrigan-Scarlett Réalisation : Altavia Connexion Illustrations : Petit-Roulet Impression : imprimerie du Pont de Claix/JPF * Construire le nouveau monde de l électricité 10/2007