Compensation de réactif, condensateurs

[dB-)]

Bonjour,

ça m'intriguait cette histoire, alors je suis passé hier sur un site proche et j'ai réalisé quelques mesures, que je viens seulement de dépouiller.

Le site comporte :

- un transformateur 20 kV - 7.2 A / 410 V - 352 A de 250 kVA Ucc 4% couplé en Dyn11
(c.a.d. primaire 20 kV en triangle, secondaire 410 V en étoile avec neutre sorti, décalage de phase 11 * 30 = 330° ou - 30°)
- un branchement de l'installation en régime de terre IT avec limiteur de surtension Cardew et contrôleur d'isolement
- une armoire de réactif Al*** Tec******** de 150 kVars en 60 gradins de 2.5 kVars avec condensateurs 520 V et régulateur Al** 8
- une génératrice asynchrone de 132 kW @ 758 tr/mn 400 V 50 Hz cos Phi 0.85

J'avais tout testé à la mise en service, à pleine puissance (environ 110 kW électriques), et tout était bon, pas d'harmoniques.

Hier ça tournait à charge partielle (75 kW), et j'ai placé l'analyseur de réseau Metrel MI2392 en 3 endroits différents :

- sur la ligne du transformateur
- sur la ligne de l'armoire de réactif
- et sur la ligne de la génératrice

Et en effet (merci aux lanceurs d'alerte !), on voit qu'il y a un peu de distorsion harmonique à charge partielle, et que ça se passe essentiellement entre le transformateur et l'armoire de compensation de réactif, voir les graphes ci-dessous :

Transfo général.png

Transfo mesures.png

Transfo diagramme de phases.png

Transfo forme U1 et I1.png

Transfo harmoniques.png

Réactif général.png

Réactif mesures.png

Réactif diagramme de phase.png

Réactif forme U1 et I1.png

Réactif harmoniques.png

Génératrice général.png

Génératrice mesures.png

Génératrice diagramme de phase.png

Génératrice forme U1 et I1.png

Génératrice harmoniques.png

Bon, j'ai du aller un peu vite dans les branchements, il y a une erreur dans les tableaux (je vous laisse chercher ), mais la distorsion est bien là.

- on voit qu'il n'y a aucun problème coté génératrice, le signal est propre
- mais qu'il y a une légère distorsion harmonique entre réactif et transformateur, avec une vingtaine d'ampères qui traînent autour des 350 Hz
- ce n'est pas problématique, il n'y a pas de surtension (que les condensateurs n'aiment pas), mais cela crée un peu de pertes Joules dans les câbles

Pas mal de solutions possibles, par exemple :

- ne rien faire
- équiper une partie seulement des gradins de selfs
- placer un filtre passif global
- ou utiliser un filtre actif

Pour choisir la meilleure solution, il faudra au préalable étudier cela plus complètement, à différentes puissances, et je referai donc ces mesures dès que je pourrai (mais cela prend un temps fou, car il faut travailler à différentes puissances de la turbine, maintenir une puissance constante le temps de la mesure d'un palier, gérer le déversoir, arrêter les auxiliaires, etc... on est au four et au moulin !)

Bonne soirée

dB-)

[dB-)]

L'ingénieur enedis avec qui j'ai discuté m'a dit que la tendance était de plus en plus à cos phi 1, et etait tout à fait conscient qù faible puissance l'objectif à tenir était compliqué du fait des harmoniques dus à à la résonance avec le transfo.

En effet, pour la commande que j'ai eue il y a quelques semaines d'une Francis de 210 kW, Enedis impose au branchement :

0 < tangente Phi < 0.04

Là ça ne rigole plus, ça correspond à un cos Phi (*) compris entre 1 et 0.999

Le "Tiens, voilà du boudin" de la Légion Étrangère se transforme aujourd'hui en "Tiens, voilà du gradin, voilà du gradin ..."

(*) le cos Phi n'est valable que pour un courant sinusoïdal pur, sans harmoniques. En présence d'harmoniques, on ne peut plus parler de cos Phi et on parle de facteur de puissance, et justement, l'un des effets nuisibles des harmoniques est de dégrader ledit facteur de puissance.

dB-)

[PERRET]

Bonjour,

Il doit y avoir une erreur de virgule. Pratiquement impossible à tenir.
Des gens charmant à ErDF, mais souvent incompétents, tout au moins ceux à qui nous avons affaire.

Ne voulaient-il pas pour un branchement 129 kW - tarif jaune - sur transfo 250 kVA, imposer une filtre 175 Hz de 2 000 kW - Le plus petit de chez Itron où ils m'avaient conseillé de m'adresser.
Coût, si je me souviens bien : 46 000 € + mise en place et réglage : 6 000 € + contrat d'entretien : 6 ou 8 000 € pour 2 ans.

Après discussions de marchands de tapis : "vous pouvez payer", je me suis finalement aperçu dans le référentiel EDF que ce filtre n'était demandé qu'avec les transfos HTB/HTA !

4 mois de perdus. . .

[turbot]

Bonjour,

Voici quelques éléments sur les harmoniques dans une micro-centrale.
1- Sur tous les réseaux électriques, il y a des composantes harmoniques d'amplitudes plus ou moins élevés.
2- Une micro-centrale hydro-électrique ne génèrent quasiment pas d'harmoniques sauf si elle comporte de l'électronique de forte puissance (Onduleurs, variateurs, redresseurs) par contre elle peut les amplifier fortement (cf ci-dessous)
3- La présence de condensateurs induit un filtre passe bande (RLC) dont la fréquence de résonance sera fonction principalement des valeurs des gradins de condensateurs commutés au temps t et de la réactance du réseau vu de la batterie.
4- La fréquence de résonance est donc variable en fonction des gradins (même en présence de selfs accordées), car la réactance amont reste fixe.
5- Dans certain cas, en fonction de la réactance du réseau ou de celle du transformateur HTA/BT, la fréquence de résonance viendra balayer les fréquences d'harmoniques non nuls. D'où l'amplification d'harmoniques présents sur le réseau.
6- A basse puissance, le THDI est élevé, c'est normal puisque on a une composante fondamentale du courant qui est faible surtout si elle est compensée en réactif, du coup le THDI qui est égal à la somme des carrés des courants harmoniques sur la composante fondamental est élevé. Sachant que dans ce cas, les composantes harmoniques peuvent restées relativement stable en valeur qqsoit la puissance active produite. Ce n'est pas un problème.
7- A basse puissance, il faut surtout regarder le TDHU qui est plus significatif.
8- Dans le cas d'une installation avec transformateur HTA/BT, il n'est pas obligatoire de mettre des batteries avec selfs. J'ai le cas d'une installation de 110kW qui fonctionne très bien avec une batterie de 125kVAr. Ca se calcule.
9- Mettre une batterie de condensateurs avec des selfs n'est pas anodin, il faut que la fréquence de résonance soit bien choisie surtout vu le point 4-
10- Une solution pour éviter les selfs est de mettre en place un transformateur de puissance nominal supérieure permettant ainsi de diminuer la réactance et d'augmenter les valeurs des fréquences de résonance.
11- Pour les installations hydro-électriques que je connais, Enedis demande une tangente Phi comprise en 0.1 et 0.4 (en injection). Il ne suffit pas seulement de compenser le réactif consommée par la génératrice.
12- Le matériel de A** T** n'est pas pire qu'un autre, il est assez répandu et reconnu. Le régulateur varmétrique comporte des seuils de THDI et TDHU paramétrables.
13- Certaine génératrice récente ont un moins bon cos phi que les anciennes, du coup, il faut mettre en place des valeurs de condensateurs plus élevées pour la compensation, ce qui vient diminuer les fréquences de résonance pour les rapprocher des harmoniques gênants (ça accentue le problème).

Cordialement

[dB-)]

Bonsoir,

autre complément (ou autre façon de dire la même chose ) :

Le problème vient je pense de ce qu' Enedis demande maintenant très souvent aux producteurs de fournir du réactif, avec par exemple une tangente Phi proche de 0.4 : Le réseau 20 kV voit alors la micro-centrale comme un condensateur, qui présente une faible impédance aux fréquences élevées, et donc "attire" les harmoniques du 20 kV.

Concernant les armoires de réactif :

- le THDU (taux de distorsion en tension) est à peu près constant car la tension est constante à environ 400 V
- le THDU est le plus destructeur pour les condensateurs, tous les condensateurs en parallèle le subissent
- le THDI (taux de distorsion en courant) est lui variable, car le courant fondamental varie par ex 10 à 200 A
- il dépend donc du fondamental : par exemple un harmonique de 10 A est proportionnellement différent sur 10 ou 200 kW de production
- il est fréquent d'atteindre (sans dommages) jusqu'à 70% de THDI en faible puissance ...
- dans une armoire, il y a plusieurs condensateurs en parallèle, et donc le courant est relativement faible par condensateur
- avant, ERDF soit ne demandait pas de réactif, soit demandait une faible fourniture, avec une large tolérance et sur une partie de l'année
- aujourd'hui Enedis peut demander par exemple une Tg Phi de +0.3 à +0.4 sur toute l'année
- d'une part la centrale devient réactive et attire la pollution harmonique du réseau
- d'autre part cette tolérance est faible et il faut donc gérer finement le réactif
- si vous produisez plusieurs mois à petite puissance, il vous faudra gérer des petits gradins, et donc utiliser une armoire assez complexe, par exemple avec une combinaison de 5 ou 6 blocs de "condensateurs + contacteurs + fusibles"
- comme cela tourne toute l'année, les condensateurs "souffrent" plus qu'avant (les pôôôvres), et comme aussi les contacteurs statiques coûtent un bras, quasiment tout le monde part sur du contacteur mécanique, que le constructeur préconise de remplacer préventivement tous les 5 ans, mais qui le fait ? (*)
- autre problème , si vous avez sur votre centrale des baisses de tension réseau, les bobines des contacteurs sont temporairement moins alimentées, les contacts peuvent vibrer, et là ce sont les spires résistives de pré-contact qui dégustent sévèrement, voire qui brûlent !
- d'après une conversation avec un commercial, les armoires sans self représentent 90 % du marché : l'utilisation de selfs est réservée aux sites où sont utilisés localement des appareils électroniques qui polluent le réseau
- comme le taux d'harmoniques et les fréquences de résonance dépendent de la puissance produite à chaque instant et du nombre de gradins enclenchés, le problème des selfs n'est pas simple, utiliser des condensateurs avec selfs peut être soit utile, soit inutile, soit encore néfaste ... c'est à voir au cas par cas, en fonction du transformateur, des câbles, de l'équipement, du voisinage, etc..
- en plus on découvre la plupart du temps des harmoniques seulement après la pose des condensateurs, mais ce ne sont pas les condensateurs qui créent des harmoniques, simplement ils vont les révéler ...

(*) vu sur la notice technique d'une garniture céramique de marque réputée : le fabricant préconise d'examiner la garniture tous les trois mois ! comme si on allait déposer et démonter une pompe ou une turbine tous les 3 mois pour vérifier la garniture

Bonne journée

dB-)

[Gaël1]

Merci à tous,
Pour ces informations mon poste est un peut Leger face aux votres.
T

[OK67]

Bonjour à tous!!

Voilà j'ai une petite question technique que j'aimerai élucider.... je dispose de deux turbines que je veux remettre en route avec des géné asynchrones de 30kw chacune. Faut-il mettre des condensateurs sur la génératrice asynchrone sachant que je souhaite revendre à Endis???
Si oui de quelle façon puis-je le calculer, et quel coût faut il prévoir??

Merci à ceux qui prendrons le temps de répondre.

[Coco82]

Bonjour,

La réponse est oui. Pour calculer, vous avec besoin des caractéristiques de vos génératrices (cos phi) et la tan phi que vous impose Enedis (CARD-I). Après vous trouverez sûrement un ficher dans les ressources du site ou une autre discussion. L'avantage des 2 turbines, c'est qu'elles reduisent la compensation lors des faibles productions.

Vous n'aurez pas besoin de plus de 15kVar, à vue de nez. Pour le prix, je n'ai pas acheté sur ces puissances donc je laisse d'autres répondre.

Il faudra faire attention au gradinage pour toujours rester dans la plage d'Enedis. Commencez par récupérer vos infos, si besoin diffuser les sur le forum, on vous aidera.

Jérôme

[OK67]

Merci Jérôme!!

Vraiment sympa de m'aider!!! C'est vraiment un monde formidable les turbines!!! Et il faut des amoureux pour préserver ce patrimoine français! Car je suis intimement convaincu qu'il s'agit d'un patrimoine!! Pour revenir au sujet quel est l'intérêt des condo???

Merci

[ericnoharet]

Bonjour,

Les condensateurs sont là pour "rectifier" le cos phi.

Le cos phi est le déphasage entre le courant et la tension.

Si le cos phi est différent de 1 il faut plus de courant pour une même puissance active.
Et donc plus de pertes dans les câbles.

ENEDIS cherche à le corriger pour avoir moins de pertes.
ENEDIS nous fait parfois aussi compenser pour les autres utilisateurs.(donc surcompenser notre installation)
La valeur se trouve (ou se trouvera) dans votre CARD I (contrat de raccordement pour l'injection)

Eric