Centre d`Essais

SOLUTIONS GUIDE
Centre d’Essais
Plus de 30 ans
d’Essais et d’Expertise
N’avez vous jamais eu besoin de
reproduire les conditions réelles d’une
exploitation pour mesurer les limites
d’un système de protection électrique ?
Essais électriques
et diélectriques,
mécaniques
et environnementaux
Connaître la tenue de ses composants
à l’échauffement, aux chocs de foudre,
à l’accélération ou aux vibrations ?
Savoir comment ils vont vieillir,
de quelle façon ils se comporteront
au grand froid, ou sous un climat
chaud, salé et humide ?
Depuis 1981, le centre d’essais
créé par Lucien Ferraz, implanté
sur le site Mersen de l’Est Lyonnais
a développé son expertise
dans les essais électriques et
diélectriques, mécaniques
et environnementaux.
Le centre a pour rôle de réaliser des
prestations d’essais et d’expertises,
aussi bien pour les services internes
du groupe Mersen que pour ses
clients.
Vous avez des idées d’innovation
dans le secteur photovoltaïque,
tester vos équipements sur de vraies
sources photovoltaïques.
Autant de bonnes raisons de faire appel
au Centre d’essais Mersen, de recourir
à ses ressources, son expertise,
son expérience !
Le centre dispose
de cinq laboratoires :
•puissance ;
•fonctionnel électrique ;
•photovoltaïque ;
•mécanique ;
•environnement et procédés.
Cette activité fait l’objet
d’investissements réguliers
pour être toujours en phase
avec les nouveaux besoins.
Le centre d’essais fonctionne
sous accréditations et homologations
des principaux organismes mondiaux
tels que COFRAC, ASEFA, LCIE, VDE, UL…
Mersen développe, industrialise et
commercialise des produits et services
destinés aux marchés du génie
électrique. Ces produits et services,
souvent très techniques, doivent
répondre à un grand nombre d’exigences
fonctionnelles, de qualifications et de
certifications en garantissant une qualité
irréprochable.
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5
laboratoires
d’expertise…
… pour des domaines
d’application de nos
clients dans l’énergie
électrique
Power Controls
Laboratoire
de puissance
• Centres de commande de moteurs
basse et moyenne tension
• Panneaux électriques de commande
• Systémes de levage et manutention
Power Distribution
Laboratoire d’essais
photovoltaïques
• Tableaux de distribution
• Centres de charge
• Correction de facteur de puissance
• Protection contre les surtensions
• Transformateurs de puissance
• Sous-stations de puissance
• Lignes de transmission
Power Electronics
Laboratoire d’essais
fonctionnels électriques
Laboratoire d’essais
mécaniques
• Alimentations sans interruption
• Variateurs de vitesse
• Redresseurs
• Onduleurs (PV, Eolien...)
• Convertisseurs de fréquence
• Chauffage à induction
• Machines tournantes
• Convertisseurs embarqués
et de sous-stations
Power Transfer
for Rail Vehicles
• Captage de courant
troisième rail
• Retours à la terre de courant
• Protection contre la foudre
et les surtensions
Laboratoire d’essais
d’environnement et des procédés
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Le Laboratoire
de Puissance
Se mettre
en conditions
réelles
Boris Grans,
Chef de projet
Expertise Mersen
Le laboratoire assure la réalisation d’essais électriques
BT et HT. Il intègre des compétences dédiées
à la définition, l’amélioration, la réalisation, le contrôle
et la vérification des produits en conformité avec les
normes internationales et les spécifications
particulières.
Domaines d’application
« Notre projet avance.
Les équipements décrits
dans le cahier des charges
sont commandés chez nos
fournisseurs. Tout s’accélère
mais, pour autant, pas question
de prendre le risque d’une mise
en service ternie par une sousestimation des conditions
de pilotage du process…
que nous ne connaissons pas
encore ! Nous avons donc choisi,
avant de procéder au montage,
de soumettre nos systèmes
de protection à une série de tests
de puissance chez Mersen.
Les résultats de tenue à
différents niveaux de tension
ont définitivement rassuré
notre chef d’exploitation. »
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Tous les produits et systèmes dans les domaines
de la BT et HT :
•composants et appareils de coupure
et de manœuvre ;
•produits et systèmes électriques ;
•…
> Normes CEI, NF EN 60269 ; CEI, NF EN 60947 ;
CEI 60077-5 ; HN 62 S 84, 63 S 20 ; UL, VDE…
Types d’essais
Mesures des caractéristiques en court-circuit, tenue
au courant de courte durée, établissement et coupure
de courant en charge, fermeture et coupure en courtcircuit, fonctionnement en condition de fort di/dt.
Tous ces essais sont réalisables en courant alternatif
ou continu.
Moyens materiels
Le laboratoire de puissance comprend trois stations
d’essais distinctes offrant la possibilité de couvrir les
niveaux requis de tension, de courant et de puissance,
et deux bancs de condensateurs.
• La station 3 MVA
Essais de court-circuit sur réseau
en monophasé ou triphasé avec un
courant maximum de 8 000 A rms.
La tension est ajustable jusqu’à
800 V rms 50 Hz par couplage
du transformateur.
L’enclenchement du courant d’essai
est synchronisable ou réglable
de 0 à 90° à +/-1°. La tension peut
être maintenue après l’essai
pendant plusieurs minutes.
Capacités techniques
•Courant de court-circuit efficace
(20 ms) en monophasé :
- Icc maxi : 10 kA / 300 V ;
- I permanent : 600 A / 400V.
•Courant de court-circuit efficace
(1s) en triphasé :
- 6 kA / 120 V à 2.6 kA / 780 V.
•Courant continu :
- 10 kA pendant 100 ms sous
1 050 V DC.
• La station 20 MVA
Capacités techniques
La puissance est générée
par un alternateur entraîné par
un moteur asynchrone de 400 CV.
Cet alternateur permet de réaliser
des essais monophasés et
triphasés avec un courant efficace
maximum de 35 000 A rms.
La tension est réglable entre 50
et 1000 V rms 50 Hz
•Courant de court-circuit efficace
(20 ms) en monophasé :
- 300 V 22 kA cosφ 0,38 ;
- 520 V 21 kA cosφ 0,21 ;
- 600 V 21 kA cosφ 0,19 ;
- 1 000 V 14 kA cosφ 0,12.
• La station 400 MVA
•Courant continu sous
50 à 4400 VDC :
- 1 250 VDC 14 kA 100 ms ;
- 2 400 VDC 7,0 kA 100 ms ;
- 4 400 VDC 3,5 kA 100 ms.
La puissance est délivrée
par un turbo-alternateur piloté
par un convertisseur synchrone
de 1 300 kVA.
Grâce à des transformateurs
abaisseur et élévateur de tension
et plusieurs couplages
de l’alternateur de puissance,
la tension d’essai peut être ajustée
entre 100 V et 45 kV.
Le courant efficace maximum
de court-circuit peut atteindre
305 kA rms, correspondant
sous 400 V, à une crête
de 750 kA !
• Deux bancs
de condensateurs
Pour simuler et tester les défauts
sous fort di/dt rencontrés dans les
systèmes de conversion d’énergie
à semi-conducteurs.
•Courant de court-circuit efficace
(20ms) en triphasé :
- 300 V 34 kA cosφ 0,36 ;
- 520 V 33 kA cosφ 0,25 ;
- 600 V 32 kA cosφ 0,18 ;
- 1 000 V 23 kA cosφ 0,12.
Capacités techniques
•Alternateur seul :
- 3 500 V 50 kA cosφ 0,06
- 12 000 V 16 kA
•Avec transformateur élévateur :
- 45 kV 500 A cosφ 0,1 ;
- 24 kV 1000 A cosφ 0,1.
•Avec transformateur abaisseur :
- 400 V 300 kA cosφ 0,07-0,15 ;
- 440 V 185 kA cosφ 0,07-0,15 ;
- 550 V 118 kA cosφ 0,07-0,15 ;
- 725 V 165 kA cosφ 0,07-0,15.
•Courant continu sous
1 550 à 4 400 VDC :
- 2 400 VDC 5,5 kA 100 ms ;
- 4 400 VDC 3,5 kA 100 ms.
Capacités techniques :
•100 mF sous 1 200 V pour
délivrer un courant de 100 kA
à 1 ms avec un di/dt de 200 A/μs.
•30 mF sous 2000 V ou 7 mF sous
4 000 V ; 100 kA à 100 μs avec
dI/dt maximal de 5 000 A/μs.
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Le Laboratoire d’Essais
Photovoltaïques
Une source
d’avenir, mais
à maîtriser
aujourd’hui
Hélène Li,
Chef produit
« Nous avons décidé
récemment, pour rester
dans la course, de créer
un département énergies
renouvelables proposant une
activité d’installation/maintenance
d’équipements photovoltaïques
tertiaires. Un domaine dans lequel
nos projeteurs et techniciens,
pourtant expérimentés, manquent
de connaissances.
Nous avons trouvé chez
Mersen, non seulement
un fournisseur d’équipements
spécifiques, mais aussi
un partenaire pour les tests
en situation réelle,
et l’accompagnement de nos
équipes sur ces nouvelles
applications. »
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Expertise Mersen
Le laboratoire photovoltaïque offre un outil flexible
de test en condition réelle de générateur de courant.
Les matériels peuvent être essayés dans différentes
configurations de défauts et de fonctionnements.
Ce laboratoire est unique pour la réalisation d’essais
spécifiques en situations réelles.
Domaines d’application
Tous les matériels destinés aux centrales
photovoltaïques : panneaux, interrupteurs, fusibles,
boîtes de jonction, systèmes de monitoring, onduleurs.
> Normes CEI, NF EN 60269-6, application des standards
de détection d’arc DC (UL 1699B, TIL M-07…)
Types d’essais
Mesures des caractéristiques en court-circuit
du matériel de protection, essais de validation,
essais des systèmes de monitoring et d’onduleurs,
étude des défauts (à la terre, entre panneaux,
entre chaînes de panneaux) et de leurs
conséquences sur le matériel.
Tout autre essai d’usage sur installation réelle.
Moyens materiels
144 panneaux de silicium poly cristallin de 240 Wc
(30 à 37V, 8A, 18 kg) soit environ 35 kW avec deux
configurations possibles :
•couplage 400V DC, 12 chaînes en parallèle
de 12 panneaux en série ;
•couplage 800V DC, 6 chaînes en parallèle
de 24 panneaux en série.
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Le Laboratoire d’Essais
Fonctionnels Électriques
Objectif fiabilité,
satisfaction
client, image
Richard Durand,
responsable qualité
« Nous préparons
le lancement d’une nouvelle
série qui doit définitivement
effacer l’image négative
de la précédente, due
à des échauffements et casses
prématurées. Nous avons fait
confiance à Mersen. Son service
technique en a étudié les
spécifications et le Laboratoire
d’essais fonctionnels électriques
l’a validée avec des tests
d’échauffement, de simulation
de vieillissement et de tenue
aux chocs de courant.
Les résultats ont confirmé
que nous étions en limite
de tolérance et nous ont permis
d’apporter les modifications
nécessaires. »
Expertise Mersen
Le laboratoire et ses experts sont en mesure de
caractériser, développer et qualifier ou certifier les
produits par rapport à leur fonctionnement électrique :
échauffement, fusion, endurance et vieillissement
électriques, tenue aux chocs de courant, tenue
diélectrique, décharges partielles.
Domaines d’application
Tous les produits et systèmes dans les domaines
de la BT et HT :
•composants et appareils de coupure et de manœuvre ;
•produits et systèmes électriques ;
•…
> Normes CEI, NF EN 60269 ; CEI, NF EN 60947 ;
CEI 60077-5 ; CEI, NF EN 60060 ;
HN 62 S 84, 63 S 20 ; UL, VDE…
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Moyens matériels
Les essais d’échauffement et de vieillissement
des fusibles et de leur appareillage sont réalisés
sur des postes basse tension, sources de courant.
Ces sources sont installées dans une salle climatisée
à 23 °C. Durant les tests, les paramètres de tension,
courant et température sont collectés par des
enregistreurs.
•Alimentations de courant alternatif 50 Hz stabilisées
ou cyclées jusqu’à 9 200 A rms sous 6 à 12 V.
•Alimentations de courant continu programmables
jusqu’à 2 500 A DC sous 10 à 100 V ;
•enregistreurs numériques (40 voies d’acquisition)
pour la tension, le courant et les températures
d’essais.
•Générateur de tension de chocs de foudre
jusqu’à 20 kV crête pour les produits BT.
•Générateur de tension 50 Hz jusqu’à 5 kV rms et de
tension continue jusqu’à 6 kV pour les produits BT.
•Deux générateurs de tension 50 Hz jusqu’à
40 et 100 kV rms pour les produits HTA.
•Cage de Faraday avec un transformateur de tension
50 Hz 100 kV rms et son circuit de couplage
pour la mesure des décharges partielles avec un bruit
de fond de 5 pC.
•Générateur de choc de courant (condensateurs
de choc) jusqu’à 65 kA sous 100 kV.
Types d’essais
Mesure de résistances, de puissance dissipée,
d’isolement, essais d’échauffement, tenue
au courant nominal ou aux courants de faible
surcharge, essais cycliques de marche/arrêt
simulant un fonctionnement réel ou un
vieillissement accéléré, essais de tenue
diélectrique à la tension à fréquence
industrielle ou à la tension de choc de foudre,
mesure de décharges partielles, tenue ou
mesure de tension résiduelle aux ondes de
choc de courant normalisées 4/10 ou 8/20 μs.
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Le Laboratoire d’Essais
Mécaniques
Se prémunir
contre les
mauvaises
surprises
Sophie Lorès,
technicien développement
« Ce n’est pas tout d’avoir
des performances électriques
au top. Encore faut-il que
le système de protection
résiste aux contraintes
mécaniques extrêmes imposées
par une utilisation quotidienne.
Nous en avons fait les frais
par le passé. Aujourd’hui,
pour garder notre position
d’équipementier de référence,
tous les composants de
nos appareils de déclenchement
doivent aussi répondre
aux normes d’environnement,
et pour cela subir les tests
sévères du laboratoire d’essais
mécaniques Mersen, capables
de garantir à nos clients
une durée de vie conforme
au cahier des charges. »
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Expertise Mersen
Le laboratoire d’essais mécaniques
permet de vérifier et valider le matériel par rapport
aux contraintes mécaniques qu’il devra subir
en service (efforts, couples, vibrations, accélérations).
Domaines d’application
Tout matériel devant résister à des contraintes
mécaniques de force, couple, vibration
ou accélération.
> Normes CEI, NF EN 60269 ; CEI, NF EN 60947…
Types d’essais
•Mesures de la force ou du couple de rupture.
•Tenue à la flexion, la traction ou la compression.
•Tenue aux vibrations.
•Tenue à l’accélération centrifuge.
Moyens matériels
•Un poste d’essais de flexion / traction
pour les appareils de coupure et de manœuvre.
•Une visseuse asservie 16 Nm.
•Une presse 100 kN.
•Un pot vibrant 250 N sinusoïdal.
•Une table vibrante 450 x 450 mm (2,7 kN sinusoïdal,
2 kN aléatoire, 4 kN chocs).
•Une roue d’accélération centrifuge (6 000 g).
Le Laboratoire d’Essais
d’Environnement et
des Procédés
D’un climat
à l’autre
Jocelyne Pogba,
chargé d’affaire
« L’an dernier, nous avons eu
l’occasion, avec un de nos
partenaires en Guyane Française,
de participer à un projet industriel
impliquant l’étude d’un système
d’asservissement d’une pompe
d’eau de mer. De la routine pour tout
ce que nous installons en
métropole. Mais là, entre la chaleur,
le degré de salinité élevé,
et l’éloignement des équipes
de maintenance, il fallait assurer !
Les composants du système
de protection électrique sont
allés faire un séjour “bien salé”
dans les étuves du laboratoire
d’essais Mersen… avant de
rejoindre les régions
équatoriales. »
Expertise Mersen
Le laboratoire d’essais d’environnement permet
de vérifier et valider le fonctionnement du matériel
dans des conditions extrêmes de température,
d’humidité, d’atmosphère corrosive…
Domaines d’application
Tout matériel devant prouver son fonctionnement
ou sa tenue aux températures extrêmes, à l’humidité,
aux atmosphères corrosives ou nécessitant
une procédure de séchage…
Normes CEI, NF EN 60269 ; CEI, NF EN 60947 ;
CEI 60077-5 ; CEI, NF EN 60068; HN 62 S 84, 63 S 20 ;
UL, VDE…
Types d’essais
•Tenue aux températures extrêmes
•Tenue aux cycles de températures
•Tenue à l’humidité
•Tenue au brouillard salin
•Séchage par chaleur tournante ou micro-ondes
•Vérification de la constitution interne par rayons X.
Moyens matériels
•Enceinte thermique programmable chaud / froid
-40 à +200 °C (200 l).
•Enceinte climatique programmable chaud / froid /
humidité -40 à +200 °C, 0 à 100 % d’humidité (200 l).
•Fours métallurgiques jusqu’à 1 000 °C (50 l).
•Enceinte de brouillard salin (400 l).
•Four 200 °C à chaleur tournante 5 kW et micro-ondes
2 450 MHz 1 250 W.
•Radiographie rayons X.
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Principaux sites de production
Ateliers ou bureaux commerciaux
UN LEADER MONDIAL
pour la sécurité et la fiabilité
de l’énergie électrique
les transports, l’électronique, la chimie/pharmacie,
les industries de procédés.
Mersen veut être reconnu comme l’acteur industriel
de référence sur l’ensemble de ses marchés et tout
particulièrement celui des énergies alternatives.
Mersen France SB
S.A.S.
MERSEN Shanghai Co.
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Fort de ses expertises dans les matériaux haute
performance et dans la fiabilité et la sécurité
des installations électriques, Mersen conçoit
des solutions innovantes et adaptées aux besoins
de ses clients pour optimiser leur performance
industrielle dans des secteurs comme les énergies,
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