Filtrage des harmoniques

Filtrage des harmoniques
(Source : ALSTHOM, SIEMENS, ABB et Spécifications techniques SONELGAZ)
Rappel :
* Une charge est dite linéaire lorsque le courant qui la traverse a la même forme que la
tension.
* Une charge est dite non linéaire lorsque le courant qui la traverse n’a pas la même
forme que la tension.
Les effets du courant harmonique :

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Echauffement du transformateur
Echauffement du câble du neutre
Déclenchement intempestif des protections
Fusion des fusibles
Avec pour autres conséquences
 La destruction des cartes électroniques
 Perturbation des systèmes de télécommande
 Vibrations et bruits anormaux
 Claquage des condensateurs
Dans ce cadre notre article portera essentiellement sur le filtrage des harmoniques avec
indication des principaux effets sur :
 Le réseau amont
 Les transformateurs
 Les câbles
 Les condensateurs
Répercussion sur le réseau amont :
La pollution se retrouve sur tout le réseau d’alimentation publique, pouvant provoquer
chez d’autres abonnés des anomalies de fonctionnement voire des avaries. Les dispositifs
de régulation de télécommande, de mesure ou de comptage installés sur le réseau
peuvent êtres perturbés par les harmoniques.
Les efforts électrodynamiques dû aux courants harmoniques provoquent parfois des
vibrations et des bruits dans l’installation électrique.
Cas des transformateurs parcourus par des courants non sinusoïdaux :
Le passage d’un courant non sinusoïdal provoque des pertes supplémentaires pouvant
entraîner des échauffements anormaux.
Lorsque le spectre harmonique s’étend à des rangs élevés, il existe également le risque
de répartition non linéaire de tension le long des bobinages pouvant aller jusqu'à la
résonance.
Cas des câbles
Les pertes des câbles parcourus par des courants harmoniques sont augmentées et
provoquent une élévation de température.
Cas des condensateurs
Précisons que les condensateurs que l’on trouve en réseau ne génèrent pas
d’harmoniques de courant mais y sont très sensibles.
Par contre, lorsqu’un réseau comporte des harmoniques, la présence d’un condensateur
amplifie plus ou moins certains de ces harmoniques. Cela est lié à un phénomène de
résonance dont la fréquence est fonction de l’impédance du réseau (ou de la puissance
du court circuit).
Le rang de la fréquence de résonance (fréquence propre) est égal à :
Scc= Puissance de court circuit en KVA
Qc= Puissance de la batterie de condensateurs en kvar.
Cette résonance sera d’autant plus marquée que
est proche d’un des
harmoniques de rang h généré.
Il en résulte une augmentation courant traversant le condensateur pouvant entraîner
une surcharge qui ne doit dépasser 1,3 In (courant nominal condensateur).
Compte tenu des tolérances, tous les éléments entre condensateurs et jeu de barre
d’alimentation doivent tenir 1,43 In (appareillage liaison…).
Plusieurs solutions existent pour limiter les effets des harmoniques sur les condensateurs
pouvant entraîner une surcharge qui ne doit pas dépasser 1,3 in (courant nominal
condensateur).
Compte tenu des tolérances, tous les éléments entre condensateurs et jeu de barre
d’alimentation doivent tenir 1,43 in (appareillage liaison….).
Plusieurs solutions existent pour limiter les effets des harmoniques sur les condensateurs
/
 Surdimensionner en tension les condensateurs
 Utiliser des selfs anti-harmoniques associés aux condensateurs surdimensionnés.
 En MT les selfs anti-harmoniques associés en série avec le condensateur constituent un
ensemble accordé à 215 Hz.
En BT, le self anti-harmonique associé en série avec le condensateur constitue un
ensemble accordé à 190 Hz.
Cela permet à la fois de réduire les tensions harmoniques aux bornes du condensateur et
les courants de surcharge traversant les condensateurs.

Mettre en œuvre des filtres lorsque l’apport du client au point de livraison atteint ou
dépasse les limites recommandées par le distributeur.
Ces filtres sont calculés pour absorber les courants harmoniques mais aussi pour
assurer la compensation de l’énergie réactive.
Nécessité de Filtrage :
Le Filtrage des harmoniques permet d’abaisser de façon acceptable la pollution
harmonique. La solution de filtrage est à envisager lorsque :

La distorsion ou les tension harmoniques dépassent les limites fixées par le distributeur
d’énergie. En particulier il est recommandé que l’apport de chaque utilisateur ne
dépasse pas au point de livraison MT :
Taux de distorsion< 1,6 %
Taux individuel <1% pour les rangs impairs <0,6 % pour les rangs pairs.
 La distorsion dépasse 5% dans une installation industrielle
Filtres d’harmoniques
Les filtres sont en grande majorité constitués d’un condensateur associé à une
inductance.
On parle de filtres résonnants constitués d’une inductance L et d’une capacité montées
en série, accordés sur le rang n qui coïncide avec le rang de l’harmonique à filtrer.
L’harmonique de rang 5 est souvent le plus importants des courants harmoniques et
donc le premier à filtrer.
L’absorption des harmoniques et la réduction du taux de distorsion en tension sont
obtenus avec des filtres dont l’impédance est faible vis-à-vis des harmoniques concernés.
Pour atteindre le taux de distorsion désiré, il peut être nécessaire de filtrer les rangs
suivants (7-11-13….).
Ce qui constitue un ensemble de filtrage qui fournit également la puissance réactive
nécessaire pour compenser.
Choix du lieu de filtrage :
Lorsque les générateurs d’harmoniques sont alimentés en BT par plusieurs
transformateurs MT/BT, la mise en place des filtres sur la moyenne tension réduit le
taux de distorsion en MT et au niveau de tension supérieur, mais n’agit pas sur la partie
BT, il peut donc être nécessaire de placer les filtres en aval de chaque transformateur
MT/BT ou l’on relève ces perturbations.
Choix du mode de filtrage :
Soit de façon individuelle, en plaçant aux bornes de chaque générateur d’harmonique
un filtre de faible puissance en prenant les précautions pour éviter les interactions des
filtres de même rang
Soit en raccordant un seul ensemble de filtrage au jeu de barres principal.