La qualité de l onde électrique, impacts et solutions

La qualité de l onde électrique, impacts et solutions

Plan de la présentation Creux de tension Facteur de puissance Pollution harmonique Application industrielle

1. Creux de tension Symptôme typique: Durée du phénomène: Redémarrage et/ou arrêt des équipements 8 ms à 1 minute Variation de la tension: 10% < Δ < 90% Périodicité: Pertes et dommages: $-$$$ Occasionnel (facteur météo!)

1. Creux de tension

1. Creux de tension Les impacts pour le client Baisse momentanée de l éclairage Arrêt non planifié des procédés Variateur de vitesse en erreur (sous-tension) Dysfonction des modules I/O Bris d équipement *Selon EPRI (Electric Power Research Institute), les creux représentent jusqu à 92% des événements

1. Creux de tension Coût par arrêt de production Coût par événement Minimum $/kw Maximum $/kw Automobile 5.0 7.5 Plastique 3.0 4.5 Textile 2.0 4.0 Papier 1.5 2.5 Imprimerie 1.0 2.0 Pétrochimie 3.0 5.0 Métal en feuille 2.0 4.0 Verre 4.0 6.0 Minier 2.0 4.0 Alimentation 3.0 5.0 Pharmaceutique 5.0 50.0 Électronique 8.0 12.0 Semi conducteurs 20.0 60.0 Centre de données 1.0 10.0 Hôpitaux, banques et services civils 2.0 3.0 Restaurants et hôtels 0.5 1.0 Centre d achat 0.1 0.5 *Calcul = Nombre d événements (#) X puissance appelé (kw) X coût par événement ($/kw)

1. Creux de tension Solutions de mitigation Les produits suivants sont disponibles sur le marché: Système sans coupure (UPS) Roue d inertie (Flywheel UPS) Conditionneur de tension (AVC)* Compensateur de BUS CC (DC Bus Ride Thru) Transformateur ferrorésonnant (CVT)* Bobine de maintien de contacteur (Coil Lock)* Contacteur protégé (ABB AF)*

1. Creux de tension Estimation du coût des produits de mitigation Produits de mitigation * Coût initial Coût d entretien par année Protection de contrôleurs (< 5 kva) Transformateur ferrorésonnant (CVT) 1000 $/kva 10 % Alimentation sans coupure (UPS*) 500 $/kva 25 % Conditionneur de tension (AVC) 250 $/kva 5 % Protection d équipements (10 à 300 kva) Alimentation sans coupure (UPS*) 500 $/kva 15 % Système avec roue d inertie (Flywheel UPS) 500 $/kva 7 % Conditionneur de tension (AVC) 250 $/kva 5 % Protection d usine ou bâtiment (2 à 10 MVA) Alimentation sans coupure (UPS*) 500 $/kva 15 % Système avec roue d inertie (Flywheel UPS) 500 $/kva 5 % Conditionneur de tension dynamique (DVR) 300 $/kva 5 % Conditionneur de tension (AVC) 200 $/kva 5 % Ces produits incorporent des technologies pour résoudre les creux et les interruptions.

1. Creux de tension Conditionneur de tension actif (AVC)

1. Creux de tension Conditionneur de tension actif (AVC)

1. Creux de tension Conditionneur de tension actif (AVC) Circuit Tension d alimentation Tension résiduelle Durée 3Φ 90-110% 100% continue 3Φ 70% 100% 30 secondes 3Φ 50% 80% 10 secondes 1Φ 85-115% 100% continue 1Φ 55% 100% 30 secondes

1. Creux de tension Transformateur ferrorésonnant (CVT)

1. Creux de tension Bobine de maintien des contacteurs (Coil Lock)

1. Creux de tension Contacteur (ABB type AF) Résiste à une chute de tension de 60% (Tension d alimentation 48V) Valeur obtenue lors des tests: 42.3V sur 120V nom.

2. Facteur de puissance Symptôme typique: Pénalité, chute de tension Pertes et dommages: $-$$$

2. Facteur de puissance Les impacts pour le client Entraîne une surfacturation ou pénalité Ф FP < 90% ou FP < 95%... Chutes de tension dans les câbles Niveau de tension non favorable pour les charges Augmentation de la puissance utilisée (kva)

2. Facteur de puissance Les solutions Compensation de l énergie réactive (kvar) Batterie de condensateur Remplacez les équipements à faible FP par des équipements donc le FP se rapproche à l unité. ф ф ф EVV, EFV Moteur haut rendement Ballast électronique

2. Facteur de puissance Banque de condensateur et filtre passif

3. Pollution harmonique Description du phénomène Symptôme typique: Surchauffe et bris d équipement Durée du phénomène: Indéterminée Déformation de l onde: Tension (THDv), Courant (THDi) Périodicité: Continu Pertes et dommages: $-$$

3. Pollution harmonique Les impacts pour le client Surconsommation de l électricité ($$$) Échauffement et pertes du système (câbles, transformateurs, etc.) Problèmes de moteur ф Pertes additionnelles dans le cuivre et le fer ф Perturbation du couple du moteur (vibration) Risque d opération des dispositifs de protection disjoncteurs et fusibles Panne et/ou bris d équipement Interférence sur la communication électronique Problèmes avec les condensateurs

4. Pollution harmonique Solution simple Inductance de ligne IH

5. Pollution harmonique Banque de condensateur avec réactance I IF IH

3. Pollution harmonique Filtre actif Filtrage des harmoniques Correction du facteur de puissance Balancement des charges I IF IH

4. Mesures électriques Mesure en continu du réseau électrique Mesures complètes des paramètres électriques procure un diagnostique complet de la qualité de l onde Détection des évènements responsables des arrêts de production (évènements et évènements transitoires) Détections d anomalie ou défectuosité électrique batterie de condensateurs, point chaud, etc.

4. Mesures électriques Applications de la mesure en continu Information utile pour le suivi de l évolution du réseau lors de changement, agrandissement, ajout de lignes de productions, changement d équipement, etc. Gérer et optimiser la consommation électrique sur des périodes définies Avis courriel personnalisé pour la surveillance des paramètres électriques, permettant un meilleur temps de réponse lors des arrêts de production. Caractériser les équipements appropriés pour la correction ou protection des équipements

5- Application industrielle Plan de production Arrêt de production Bris d équipements Les condensateurs brûlent Pénalité pour un mauvais FP (35k$/an)

5- Application industrielle Facteur de puissance 69% Tension THDv 4% Courant THDi 33% Tension THDv 4% Courant THDi 33%

5- Application industrielle Solutions Filtrage des harmoniques Compensation du FP. Coûts du matériel: Coût de l installation: 49 500$ 5 000$

5- Application industrielle Facteur de puissance >90% Tension THDv 1% Courant THDi 5%

5-Application industrielle Résultats après correction Date 2009-12-05 2009-11-05 2009-10-05 2009-09-05 2009-08-05 2009-07-05 2009-06-05 2009-05-05 2009-04-05 2009-03-05 2009-02-05 2009-01-05 2008-12-05 2008-11-05 2008-10-05 2008-09-05 2008-08-05 2008-07-05 2008-06-05 2008-05-05 2008-04-05 2008-03-05 2008-02-05 2008-01-05 Jrs fact Jrs hiv 30 5 0 30 0 0 0 30 0 0 30 0 26 28 28 30 5 0 30 0 0 0 30 0 0 30 0 26 29 29 kw réel 1,464.00 1,576.80 1,574.40 1,716.00 1,533.60 1,545.60 1,512.00 1,509.60 1,372.80 1,389.60 1,473.60 1,533.60 1,502.40 1,552.80 1,615.20 1,632.00 1,5.20 1,519.20 1,579.20 1,564.80 1,708.80 1,699.20 1,636.80 1,641.60 kva corr Puis Fact kwh 1,419.10 1,464.00 477,600 1,507.70 1,576.80 552,000 1,540.10 1,574.40 528,000 1,693.40 1,716.00 568,800 1,492.60 1,533.60 446,400 1,509.80 1,545.60 470,400 1,477.40 1,512.00 537,600 1,501.20 1,509.60 456,000 1,345.70 1,400.00 415,200 1,352.20 1,400.00 422,400 1,414.80 1,473.60 559,200 1,494.70 1,533.60 379,200 1,952.60 1,952.60 520,800 1,790.60 1,790.60 547,200 1,814.40 1,814.40 547,200 1,892.20 1,892.20 583,200 1,615.70 1,615.70 484,800 1,630.80 1,630.80 537,600 1,751.80 1,751.80 535,200 1,691.30 1,691.30 537,600 1,749.60 1,749.60 532,800 1,829.50 1,829.50 585,600 1,762.60 1,762.60 643,200 1,779.80 1,779.80 429,600 FU 45.3 47.1 46.6 44.6 39.1 42.3 47.8 42 40.7 45.2 51 33.2 37 41.1 41.9 41.4 40.3 45.8 41.1 44.1 40.9 46 49 32.4 FP 92.8 94.1 92 91.2 92.5 92.1 92.1 90.5 91.8 92.5 93.7 92.3 69.2 78 80.1 77.6 85.3 83.8 81.1 83.3 87.9 83.6 83.6 83 Coût avant taxes 37,496.28 $ 42,137.30 $ 40,552.54 $ 44,594.67 $ 38,242.62 $ 38,368.34 $ 40,788.08 $ 37,435.22 $ 35,043.30 $ 32,975.92 $ 40,213.42 $ 35,772.70 $ 44,963.11 $ 44,264. $ 43,673.50 $ 46,730.13 $ 40,006.98 $ 40,924.63 $ 43,373.86 $ 41,737.75 $ 42,327.32 $ 42,897.84 $ 45,425.42 $ 39,658.41 $

5. Application industrielle Correction du FP et filtrage des harmoniques Coûts du matériel: 49 500$ Coûts de l électricité pour l année 2008 : 515 983$ Économie de 52 362$ Coût de l installation: 5 000$ Coûts de l électricité pour l année 2009 : 463 621$ Projet payé en 12 mois et demi! En extra $$$, les économies sur l entretien

Conclusions Bénéfices d une bonne maitrise de qualité de l onde électrique Réduction des coûts de production Des gains d'énergie La fiabilité des opérations La longévité des équipements Prévention contre des bris Environnement de travail plus sécuritaire Gestion de la consommation électrique Contribution à un environnement plus vert

Période de questions 33

Merci Thanh Nguyen ing. Nettan Solutions Inc. www.nettan.ca