Forum de la petite hydroélectricité

Bonjour,

Le branchement tarif jaune se fait depuis un transfo public EDF 250 kVA. Très peu sollicité en consommation. 25 kW en moyenne d'après EDF.
Ucc : 4% .

Raccordement au comptage par 75 m de câble BTA alu 3x240 + 115 mm2, ensuite 15 m de Ro2V cu 3x120 + 95 mm2.

Génératrice asynchrone BSH de 1966, 612 t/mn, 108 kW rebobinée en 420 V en 2012.

Cos phi à 108 kW : 0,80 d'après la fiche d'essais du constructeur fourni à EDF en 1966, mais en réalité de l'ordre de 0,72 d'après mesures. Voir la courbe.

Merci à l'avance pour votre aide.
.

@ Monsieur PERRET

Ci-dessous, les calculs "approchés" concernant votre installation
Vous avez un problème classique de résonance.
Sur le réseau électrique, c'est surtout les harmoniques de tension de rang 5 (250hz) et 7 (350hz) qui nous intéressent.
Leur niveau est cependant relativement faible sur le réseau.
La combinaison du transformateur avec les condensateurs réalise un circuit LC "amplificateur" d'une certaine bande de fréquence.
Cette bande de fréquence se déplace en fonction de la valeur des condensateurs commutés. Plus il y a de condensateurs, et plus la bande se déplace vers les basses fréquences.
Tant qu'on est au-dessus de 350-400Hz, pas trop de problèmes.
Dans votre cas, on voit que pour une consigne de tgphi de 0.1 et à partir de 80kW, on s'approche de 350Hz (rang 7).

D'où les problèmes que vous rencontrez, surtension de l'installation, surcharge des condensateurs.
Le THD U indique si il y a problème, un THD U qui monte à 6 ou 7% alors que sur le réseau (non connecté) il est à 2 ou 3%, ce n'est pas bon
Le THD i est significatif surtout à plus forte charge.

2 Solutions sont possibles,
soit vous restez en dessous de la capacité commuté qui pose problème, et dans ce cas vous n'allez pas respecter le bandeau de tangente phi pour les plus fortes puissances (faire des essais pour cela)
Soit vous mettez en place une batterie de condensateurs avec self anti-harmoniques (Fréquence d'accord à bien choisir)

N'hésitez pas si vous avez des questions

Bonne soirée

Turbot

Petit détail supplémentaire:

La génératrice a un mauvais cos phi.

Troisième solution : changer de génératrice (avec un bon cos phi cette fois , du coup, moins de condensateurs de compensation.
Il faudrait partir sur une vitesse de rotation plus élevé, je pense !

Bonne soirée

Turbot

Grand merci pour votre analyse, Turbot,

Vous avez mis le doigt sur un problème que je pressentais, mais sans aucune certitude, n'y ayant jamais été confronté.

Avant de mettre en place une solution "définitive", j'envisage, dans un premier temps, de diminuer la puissance des condensateurs pouvant être mis en service, quitte à consommer un peu de réactif les jours de forte production. Le télé-relevage de faisant mensuellement et comme il est fait une balance entre production et consommation, je pense que le compte sera bon en réglant le cos phi à 0,98 (tg phi : 0,20). N'importe comment la pénalisation sera toujours moins coûteuse que le remplacement de condensateurs HS.

Ensuite je pense éliminer un ou deux condensateurs lorsque la puissance de la génératrice dépassera un certain seuil : Mesure de l'intensité génératrice + relai d'intensité (dispo. : relai ICE électromécanique - increvable) ou mieux, à l'aide du wattmètre en place qui est raccordé sur une entrée analogique de l'automate.

Après, on verra . . .

En 2012, avant de faire rebobiner la génératrice, j'avais envisagé de remplacer la génératrice BSH - 612 t/mn par une neuve, éventuellement à haut rendement.
Finalement j'y avais renoncé pour un problème de hauteur d'axe, peu disposé à revoir les fixations et remplacer l'accouplement Flexacier.

La génératrice en place avait donné toute satisfaction pendant près de 50 ans malgré les surcharges (plus de 145 kW aux bornes pour un machine de 108 kW), ce qui m'avais conduit à modifier la ventilation. Les roulements d'origine étaient comme neufs lors du démontage.
Surtout que le P.V. d'essais : cos phi, rendement, etc.. livré avec la génératrice en 1966 (daté, signé et certifié) indiquait un cos phi de 0,80 à pleine charge (Q = 81 kVAr). Acceptable pour une machine 600 t/mn.

Encore un fois merci pour vos explications qui me sont fort utiles.

Bonjour,

tout ce qui a été dit dans ce fil est très pertinent, je me permets juste d'y ajouter quelques remarques, en reprenant le sujet depuis le début :

- un point de livraison Enedis peut très bien présenter un faible taux d'harmoniques quand la centrale est arrêtée

- ce taux peut ensuite "exploser" lorsque vous mettez en marche et sur-compensez le réactif pour respecter le CDC Enedis avec tan Phi > 0

- la centrale devient en effet globalement réactive, attire les cochonneries du réseau, et constitue un circuit RLC oscillant

- la faute à qui ? Enedis vous dit qu'à l'arrêt il y a peu d'harmoniques, donc que le problème est chez vous, ce qui n'est pas faux

- mais ce problème n'existait pas, ou dans une moindre mesure, avec les anciens contrats plus tolérants sur la tangente Phi

- autre problème, la gestion d'un angle Phi assez précis se traduit souvent par de nombreux gradins, et pour une charge de génératrice donnée, une tension réseau donnée, et un gradin donné, la fréquence de résonance du circuit RLC peut se trouver proche d'un harmonique du réseau, et là ça part en sucette

- chez M. Perret, la tension nominale au point de livraison me semble aussi un poil élevée, ce qui augmente le réactif

- la génératrice a été bobinée pour un réseau à 420 V et son cos Phi nominal a été donné pour cette valeur, sous une tension plus élevée il est normal que son facteur de puissance soit moins bon, je ne pense pas qu'il s'agisse d'une erreur du bobineur

- concernant le multi-afficheur, il faut de préférence utiliser un modèle TRMS c'est à dire qui mesure la valeur efficace vraie (même en présence d'harmoniques), ce n'est pas le cas de tous les modèles

- de même concernant la mémorisation de la valeur maximale, on ne sait pas vraiment ce que ces multi-afficheurs mémorisent : calcul de la valeur sur combien d'échantillons ? prélevés à quelle fréquence ?

- si ça se trouve la mémorisation des 494 V a eu lieu lors du pic de tension d'une coupure réseau (circuit RLC)

- à ce propos, il est intéressant en marche normale d'arrêter l'armoire de réactif (via l'entrée télécommande M/A de son régulateur) ou sinon d'ouvrir son disjoncteur (télécommandé), avant d'ouvrir le contacteur de génératrice, cela évite une éventuelle surtension au découplage et épargne un peu les condensateurs

- pourquoi aussi une armoire de réactif de plus de 315 kVars pour cette installation ? ça me semble sur-dimensionné

- ou alors l'afficheur de l'armoire divague un peu, ce qui est possible aussi (tous ces matériels étant de plus en plus dits "intelligents" deviennent je pense de plus en plus sensibles à l'erreur et à la bêtise, car comme l'a dit Paul Virilio, celui qui a inventé le train a aussi inventé le déraillement )

- il est possible de brider une armoire sur-dimensionnée en paramétrant son régulateur varmétrique (du moins cela est possible sur un Alptec 8)

- sur ces régulateurs on peut aussi paramétrer les tensions maximales admissibles, les taux de distorsion admissibles, les temps d'enclenchement, de déclenchement, etc... le problème n'étant pas un manque de paramètres mais plutôt l'abondance de réglages possibles ! Attention, certains paramétrages font perdre la garantie !

- l'utilisation de filtres n'est pas évidente, les fréquences de résonance ne sont pas fixes, le matériel est coûteux, et les mesures sur l'installation avant filtre ne donnent pas les fréquences des filtres à placer !

- de même les formules de calcul de fréquence de résonance parallèle Frp = Fréseau * racine (Scc / Q) et d'amplification F.A. = racine (Scc * Q / P) permettent juste de mettre en évidence le problème, ensuite il faut calculer le filtre ...

- mieux vaut réaliser une modélisation complète, qui prend en compte les différents matériels existants, et détermine ce que serait la résonance avec telle configuration de filtre (valeur de bobine fixe), pour tel étage de réactif enclenché (valeur de condensateur fixe), pour telle puissance de génératrice (plage de valeurs), et telle tension réseau (plage de valeurs)... c'est à dire une feuille de tableur assez élaborée avec un graphique en 3D, par exemple charge génératrice en X, tension réseau en Y et taux d'harmoniques en Z !

- j'avais déjà réalisé il y a quelques années un tableau complet reprenant le schéma équivalent de Steinmetz d'une génératrice asynchrone (exemple ci-dessous), reste à y ajouter le modèle équivalent du transformateur, avec les impédances de lignes, les différents étages de condensateurs, et évidemment les branchements respectifs (étoile, triangle, ..), etc ... ça va donner un joli tableau !
- autre solution, utiliser le bon vieux logiciel libre de simulation Spice (original en 1970 ! puis de nombreux successeurs, gratuits aussi), avec un schéma du type suivant :
Mais il faut y passer quelques heures !

En conclusion, sauf si l'installation est très polluée localement (variateurs, onduleurs, etc ..), je pense qu'il faut utiliser les filtres en dernier recours, après avoir essayé toutes les autres solutions

Bon W.E.

dB-)

bonjour;
le cos phi baisse souvent sur les catalogues entre 380 et 415V.

Le phénomène n arrive pas tout le temps, donc soit c est une résonance d'un H5/7 qui arrive du réseau, soit la tension reseau monte avec surcompensation/résonance.
Je suis d'accord avec didier, votre régulateur ressemble au mien Multicomp Sermes où on peut régler plein de paramètres.
Avec protection sur THD U, déclenchement temperature armoire 48°C, déclenchement surtension (425V usine, je suis d ailleurs limite en dessous ).
Si vous déclenchez les condensateurs pendant ces périodes courtes, c est satisfaisant à mon avis d'autant que si la tension rebaisse ou les H5/7 partent, ca repart.
Salutations
pierre

Bonjour,

Je suis d'accord avec DB, si Enedis ne demandait pas à laver plus blanc que blanc, on n'en serait pas là.
Compenser uniquement la consommation de réactif de la génératrice serait déjà très bien.

Néanmoins, les règles sont établies et il faut essayer de faire avec.

Pour Monsieur PERRET, dans un premier temps, il faut faire des essais pour déterminer quelle est la valeur max de condensateurs acceptable.
Après, voir ce que cela donne sur une période en termes d'éventuelles pénalités Enedis sur le réactif. Ca peut très vite chiffrer avec un montant, je crois de 1,8 cts / kVArh.

Par ailleurs, la résonance n'a pas seulement un effet néfaste sur les condensateurs mais aussi sur l'ensemble de l'installation, y compris la génératrice.

Les filtres anti-harmoniques ne conviennent pas pour ce type de phénomène. Il faut, pour les résoudre, mettre en place une nouvelle batterie intégrant des selfs anti-harmoniques et condensateurs renforcés.

Bon dimanche

Turbot

Bonjour,

Je constate qu'il est abordé un sujet "sensible", pour ne pas dire délicat.

@DB
Quand je parle du PV d'essais, c'est celui du constructeur de la génératrice (Bréguet-Sauter-Harlet), fait en 1966, et alors bobinée pour une tension nominale de 380 V.
Si le bobinier a bien fait son travail en 2012 et rebobiné en 420 V avec un fil de section plus faible et un nombre de spires plus élevé, le cos phi aurait dû rester le même. Où est l'erreur ? PV fantaisiste ?

L'ensemble des condensateurs installés est théoriquement de 150 kVAr/400V, mais passe à 181 kVAr sous 440 V ! Surdimensionnés car ERDF avait imposé, dans deux premiers contrat H07, de fournir 40% de réactif l'hiver. Il y a eu 3 contrats ! . Dans le dernier, signé après la mise en service, il n'était plus imposé de fournir de réactif. Mais les condensateurs étaient achetés . . .

@turbot
Je vais suivre vos conseils avant d'envisager de remplacer les condensateurs actuels par d'autres avec filtre.
De quoi occuper mes loisirs . . .
En limitant la puissance les condensateurs en pointe, je ne pense pas être fort pénalisé par la consommation de réactif (0,0193 € le kVArh).
Au diable l'avarice !
En effet la turbine, comme dans beaucoup d'anciennes minoteries, est surdimensionnée et les périodes où je fournis plus 100 kW - zone où semble commencer ces phénomènes de résonance, combinés à une tension réseau élevée, doivent être relativement rares. Remarqué 2 fois en 3 ans. Mais il y a pu avoir d'autres périodes inaperçues.

L'important est que le phénomène soit maintenant clairement identifié et de trouver la solution la moins mauvaise possible.

Merci à Tous pour ces informations.

Bonjour,
Mon installation est plus petite que vous, mais j'ai constaté que la géné produit énormement d'harmoniques quand la tension réseau est haute, certainement car ça touche la saturation magnétique.

Actuellement, j'ai l'impression qu'enedis ont monté la tension moyenne du réseau. D'ou (peut être) vos ennuis. Logiquement vous devriez constater une elevation de la température machine vis a vis de son environnement si ce criter est en cause
Cdlt,

Herv12 a écrit :Bonjour,

Je suppose que votre automate de controle des gradins de condensateur a une sécurité pour éviter d'avoir un courant trop fort dans les capas.

Question: est ce qu'il essaye de s'enclencher puis coupe aprés, ou est ce qu'il n'enclenche pas du tout?

Si vous avez un réseau assez impédant, on a facilement des distorsions, mais l'activation des capas devrait les virer sans provoquer de surintensitées.

Doc sur ce sujet

Bonjour et merci
pour les réponses ... même si mes compétences en électrotech ateignent vite leurs limites :-)
oui Hervé c'est bien cela : ça enclenche et puis ça coupe juste après, il faut dire que dès que ça enclenche on passe d'environ 3% à plus de 6% de THD...

en attendant je me suis dis que j'allais enclenché "à la main" des capa histoire de compenser un peu le réactif, parce que ça commence à ne pas trop me plaire de payer le réactif à ENEDIS alors que mon contrat H16 n'est toujours pas signé :-s
Petite question à ce sujet, le comptage de réactif est-il mensuel ou continu ? si il est mensuel, je peux compenser le début du mois en mettant plus de capa... non ?

Suite à un retour récent du constructeur de condensateurs il ne faudrait quand même pas forcer l'enclenchement des condo à cause des risques incendie... la honnêtement je ne vois pas le rapport (je croyais que les départs incendies venaient des contacteurs et pas des condo), mais encore une fois mes connaissances quasi nulles en électrotech font que je passe peut être à côté de quelque chose : trop d'harmonique (THD de 6%) a t il vraiment un lien avec le risque incendie ? (ou alors c'est ceinture bretelle de la part du constructeur ????)

Merci pour vos retours éclairés