Compensation d`énergie réactive et filtrage d`harmoniques

Compensation
d'énergie réactive
et filtrage d'harmoniques
Condensateurs
et batteries MT Rectiphase
Catalogue
2000

Schneider Electric
469F1315.fm/1
Sommaire
Présentation 2
Condensateurs et batteries de condensateurs MT 2
Les condensateurs MT Propivar 4
Les batteries de condensateurs MT 6
Dimensions des condensateurs MT Propivar 10
Dimensions des batteries de condensateurs MT 11

469F1320.fm/2
Schneider Electric
Présentation
Condensateurs et batteries de
condensateurs MT
La compensation d'énergie réactive.
Compenser l'énergie réactive sur un réseau
ou dans une installation électrique présente
des avantages d'ordre économique et
technique :
b avantages économiques en diminuant les
factures d'électricité par suppression des
consommations excessives d'énergie
réactive.
b avantages techniques par :
v augmentation de la puissance disponible
au secondaire des transformateurs
v diminution de la chute de tension dans les
réseaux de distribution HTA
v diminution des échauffements des câbles
pour une puissance active constante.
Comment choisir l'équipement de compensation d'énergie
réactive ?
La méthode proposée comporte 4 étapes successives.
Etape 1 : calcul de la puissance réactive à compenser
Se fait :
b à partir de la facture en tarif vert. Le but est de supprimer l'énergie réactive qui est
facturée, si elle dépasse 40 % de l'énergie active absorbée, pendant les heures de
pointe fixes et mobiles et heures pleines d'hiver, du 1er novembre au 31 mars de
chaque année
b à partir des données électriques de l'installation. Le but est de ne pas payer de
consommation d'énergie réactive et de dimensionner correctement les
transformateurs, câbles, appareils de commande et de protection.
Etape 2 : choix du mode de compensation
La localisation des condensateurs sur un réseau électrique constitue ce que l’on
appelle le "mode de compensation".
La compensation de l’énergie réactive peut être (voir fig. ci-après) :
b soit globale, exemple :
v batterie HT 1 sur réseau de distribution HT
v batterie MT 2 pour un abonné MT
v batterie BT 3 régulée ou fixe pour abonné BT.
b soit par secteur, exemple :
v batterie MT 4 sur réseau de distribution MT
v batterie BT 5 ou MT, par atelier ou par bâtiment pour un abonné MT.
b soit individuelle
La batterie 6 est raccordée en parallèle sur la machine consommatrice d’énergie
réactive.
Cette compensation est techniquement idéale puisqu’elle produit l’énergie réactive
à l’endroit même où elle est consommée, et en quantité adaptée à la demande.
Etape 3 : choix du type de compensation
La compensation peut être :
b fixe, par délivrance d'une puissance réactive constante
b automatique, par délivrance d'une puissance réactive variable qui compense celle
consommée par la charge.
Etape 4 : choix de l'équipement de compensation dans les réseaux perturbés
par les harmoniques
La présence des récepteurs non linéaires (variateurs de vitesse, onduleurs...) créent
des courants et des tensions harmoniques. L'équipement de compensation se
choisit en fonction de l'importance de la valeur de ces harmoniques.
Le choix tient compte des paramètres :
b Gh : puissance en kVA de tous les générateurs d'harmoniques alimentés par le
même jeu de barres que les condensateurs.
b Scc ou Sn :
v Scc : puissance de court-circuit réelle (kVA), si l'alimentation se fait via un
transformateur de puissance > 2 MVA,
b Sn puissance du (des) transformateur(s) amont (kVA), si l'alimentation se fait via
un (ou des) transformateur(s) de puissance totale < 2 MVA
E29120
E29121
Compensation d'énergie
réactive et filtrage
d'harmoniques

469F1320.fm/3
Schneider Electric
Présentation
Condensateurs et batteries de
condensateurs MT (suite)
A partir de ces paramètres, 4 cas se distinguent :
b utiliser des batteries standard lorsqu'il y a peu ou pas d'harmoniques
b utiliser des batteries avec condensateurs surdimensionnés
b utiliser des batteries de condensateurs associées à des selfs anti-harmoniques
(S.A.H.) qui limitent les courants harmoniques absorbés
b utiliser des filtres d'harmoniques pour diminuer les courants harmoniques, en les
filtrant là où ils sont créés.
La solution consiste à agencer des ensembles de condensateurs et inductances
sous forme de filtres accordés de manière à :
b compenser la consommation réactive de l’installation
b absorber les principaux courants harmoniques.
L'expérience acquise dans ce domaine nous a permis de définir des règles simples
(voir tableau ci-dessous).
Choix des batteries de type CP
Le couplage triangle : s’utilise pour des tensions inférieures à 12 kV et des
puissances maxima de 1500 kvar.
Le couplage double étoiles : pour toutes les tensions et les puissances.
Filtrage des harmoniques
Pour améliorer la qualité de l'énergie électrique, Merlin Gerin propose des filtres HT
ou MT qui diminuent ou éliminent les harmoniques circulant dans l'installation
électrique.
Ces filtres sont essentiellement composés de condensateurs associés à des selfs.
Ils permettent de ramener le taux de distorsion à une valeur acceptable ou
préconisée par les distributeurs d’énergie. Ils permettent aussi de compenser
l'énergie réactive.
Rectiphase propose de réaliser toute l'étude de compensation et de filtrage.
Sn > 2 MVA
Sn < 2 MVA Gh
y Scc/120
Gh y 0,15 Sn Scc/120 < Gh
y Scc/70
0,15 Sn < Gh y 0,25 Sn Scc/70 < Gh
y Scc/30
0,25 Sn < Gh y 0,6 Sn Gh > Scc/30 Gh > 0,6 Sn
Equipements standards Equipements avec
condensateurs
surdimentionnés
Equipements avec SAH et
condensateurs Equipements de filtrage
E28228
Compensation d'énergie
réactive et filtrage
d'harmoniques

469F2325.fm/4
Schneider Electric
Les condensateurs MT Propivar
Les condensateurs Propivar servent à
compenser l'énergie réactive sur les
réseaux de moyenne et haute tension.
Présentation
Un condensateur moyenne tension Propivar se présente sous la forme d’un boîtier
ou cuve métallique surmonté de bornes en résine. Cette cuve contient un ensemble
de capacités élémentaires dont la tension admissible maximale est de 2250 V.
Câblées en groupes série-parallèle, elles permettent d’obtenir des éléments
unitaires de forte puissance pour des tensions de réseau élevées.
Deux types sont proposés :
b avec fusibles internes (condensateur monophasé)
b sans fusibles internes (condensateur triphasé ou monophasé).
Ces condensateurs sont équipés de résistance de décharge afin de ramener la
tension résiduelle à 75 V, 10 minutes après leur mise hors tension.
Sur demande, les condensateurs peuvent être livrés sans résistances de décharge.
Constitution
Les capacités constituant le condensateur Propivar sont faites :
b d’armatures en feuilles d’aluminium
b d’un liquide diélectrique biodégradable non chloré, et d'un film polypropylène.
Le diélectrique constitué uniquement de films plastique permet de réduire
notablement les pertes diélectriques.
Conformité aux normes
Le condensateur Propivar est conforme à la norme NF C 54-102 et aux normes :
b IEC 60871, 1 et 2
b BS 1650
b VDE 0560
b C22-2 N° 190-M1985
b NEMA CP1.
Les condensateurs à fusibles internes sont conformes aux normes : NF C 54-102,
IEC 60871.
Protection par fusible interne
Les condensateurs Propivar peuvent être fournis avec une protection interne :
chaque élément ou capacité élémentaire est alors équipé d’un fusible.
En cas de claquage d’un élément, celui-ci sera déconnecté et isolé.
Le claquage d’une capacité élémentaire peut se produire :
b lorsque la tension du condensateur est proche de son amplitude maximale.
La fusion du coupe-circuit interne est alors provoquée par l’écoulement de l’énergie
stockée dans les capacités couplées en parallèle (fig. 1)
b lorsque la tension du condensateur est proche de zéro. Ce courant provoque la
fusion du coupe-circuit interne (fig. 2).
Avantages de ce type de protection :
b déconnexion instantanée de l’élément en court-circuit
b continuité de service maintenue
b durée de vie de l’équipement accrue
b coûts des matériel et maintenance réduits
b possibilité de programmer l’intervention de la maintenance.
Principales caractéristiques
Les condensateurs Propivar bénéficient d’une longévité accrue par leur tenue
thermique et leur faible échauffement, leur stabilité chimique et leur tenue aux
surtensions et surintensités.
Tenue thermique
A basse température, ces condensateurs se mettent en service sans précautions
particulières.
A température ambiante plus élevée, ils présentent un échauffement très faible,
donc sans risque de modification des caractéristiques d’isolation du diélectrique.
Stabilité chimique
Les surtensions transitoires des réseaux et les niveaux de décharges partielles dans
les cuves sont à l’origine du vieillissement accéléré des capacités. La longévité
exceptionnelle des condensateurs Propivar est liée aux propriétés intrinsèques du
liquide diélectrique à savoir :
b très grande stabilité chimique
b haut pouvoir d’absorption des gaz générés lors des décharges partielles
b très grande rigidité diélectrique.
Tenue aux surtensions et surintensités
Les condensateurs peuvent admettre :
b une surtension de 1,10 Un, 12 h/par jour
b une surtension à fréquence industrielle de 1,15 Un, 30 minutes par jour
b une surintensité permanente de 1,3 In. Leur tenue est vérifiée par :
b 1000 cycles à un niveau de surtension de 2,25 Un (durée du cycle 1 s)
b des essais de vieillissement à 1,4 Un.
052312
Condensateur Propivar 250 kvar /17,5 kV
E14591
Condensateur Propivar avec fusibles internes, constitué de 4
groupes en série, chaque groupe comportant 12 éléments en
parallèle
E14445A
Fig. 1
E14445B
Fig. 2
Compensation d'énergie
réactive et filtrage
d'harmoniques