Inverseurs normal/secours pour les sites raccordés à des

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Inverseurs normal/secours pour
les sites raccordés à des réseaux
électriques instables
Les caractéristiques de l’installation où se situera le groupe électrogène
de secours fonctionnant en cas de défaillance du réseau principal jouent
un rôle primordial dans le choix du système de commutation. Outre la
puissance délivrée, la tension et la fréquence du réseau, l’emplacement
précis et l’agencement de l’installation sont des facteurs qui se doivent
d’être calibrés de manière optimale avant de prendre une décision. Un
mauvais choix peut provoquer un dysfonctionnement, des coupures
d’alimentation d’énergie et des surcoûts d’installation imprévus. Toutes
les technologies disponibles sur le marché sont en mesure de fournir un
système de commutation satisfaisant, mais sont-elles toutes adaptées
aux emplacements disposant d’un réseau électrique instable ? Quels
sont les paramètres à prendre en considération avant d’opter pour un
système de commutation ou un autre ?
Antonio Moreno Carrasco
HIMOINSA SALES ENGINEER
Systèmes de commutation et
solutions standard en fonction
de l’ampérage
Un inverseur normal/secours (INS) ou
ATS (Automatic Transfer Switch) est
un dispositif pourvu d’une sortie de
puissance et de deux entrées d’énergie,
la première entrée correspondant à la
source principale (généralement le réseau
électrique) et la seconde étant utilisée
pour la source de secours (généralement
un groupe électrogène). L’entrée principale
de l’inverseur reste activée lorsque le
réseau fonctionne normalement. En cas
de défaillance ou lorsque les paramètres
se trouvent hors de la plage établie, le
système déconnecte cette entrée réseau
et active l’entrée d’énergie du groupe
électrogène pour assurer la continuité
de l’alimentation, et ce jusqu’à ce que
le réseau retrouve sa stabilité. Le cas
échéant, le processus inverse est exécuté.
Plusieurs technologies sont aujourd’hui
disponibles pour la mise en œuvre de
la commutation en général, et tout
particulièrement pour le basculement du
réseau vers le groupe électrogène :
• PAIRE DE CONTACTEURS : il s’agit du
système de commutation le plus simple
du marché. Il est composé de deux
interrupteurs électromécaniques qui
établissent ou coupent le passage du
courant dès que la bobine est alimentée
en tension.
• PAIRE DE DISJONCTEURS
MOTORISÉS : ce système permet
d’assurer la gestion des deux sources
d’énergie pour réaliser une distribution
alternative ou simultanée. Cette
fonctionnalité en fait un système de
commutation particulièrement utile
sur les projets où il est possible de
synchroniser la source de secours avec
la source principale. Les disjoncteurs
motorisés permettent un « retour sans
coupure » à l’alimentation du réseau
principal, évitant ainsi toute interruption
de service pendant la commutation
d’une source vers une autre.
• COMMUTATEUR MOTORISÉ :
contrairement aux deux technologies
précédentes, ce système fait appel à
un seul dispositif qui active une source
d’énergie ou une autre à travers une
commande électrique interne. Un
montage facile, une grande durabilité
et un grand nombre de manœuvres
admissibles constituent les principaux
avantages du commutateur.
Le choix du système de commutation
adéquat est généralement dicté par les
dimensions de l’installation et par le
budget. D’ordinaire, les solutions standard
ci-dessous sont ainsi mises en oeuvre en
fonction de l’intensité:
Intensité
Inverseur normal/secours
Alimentation
< 400 A
Paire de contacteurs
Bobines alimentées en courant alternatif
400 A - 4 000 A
Commutateur motorisé
Commande électrique en courant
alternatif
> 4 000 A
Paire de disjoncteurs
motorisés
Bobines et commande électrique
alimentées en courant alternatif
Paire de contacteurs
Disjoncteurs motorisés
M
COMMUTATION PAR PAIRE DE
CONTACTEURS VERROUILLÉS
MÉCANIQUEMENT ET AVEC
CONTACTS D’ÉTAT
M
COMMUTATION PAR PAIRE DE
DISJONCTEURS MOTORISÉS
POUR RÉALISER UNE DISTRIBUTION
ALTERNATIVE OU SIMULTANÉE
Commutateur motorisé
M
COMMUTATION AU MOYEN DE
COMMUTATEURS MOTORISÉS
AVEC OPTION DE COMMANDE
MANUELLE
Problèmes de commutation sur
les sites présentant des réseaux
électriques instables
Le transfert d’alimentation d’énergie
entre le réseau et le groupe électrogène
peut se trouver perturbé lorsque
l’installation se trouve sur des sites
raccordés à un réseau électrique instable.
L’équipe d’ingénierie d’HIMOINSA a
constaté que les coupures de courant
fréquentes, et tout particulièrement les
surtensions, provoquent des dommages
et dysfonctionnements sur les inverseurs
normal/secours munis de contacteurs
à bobines en courant alternatif (Vca) ou
du commutateur motorisé à commande
électrique en courant alternatif.
Concernant l’utilisation de contacteurs,
une augmentation significative des
incidents a été observée sur les sites.
Les montées soudaines de tension du
réseau finissent par endommager les
bobines du contacteur et par bloquer
leur fonctionnement empêchant ainsi la
commutation en cas de panne de courant.
Un grand nombre d’incidents a également
été constaté au niveau des paires de
sectionneurs et des commutateurs
motorisés à commande électrique en
courant alternatif. Dans ces cas précis, les
dommages provoqués par les surtensions
sur la commande électrique ou sur les
bobines de déclenchement sont tels
que le commutateur ne change pas de
position même lorsqu’il en reçoit l’ordre,
ce qui entraîne la coupure totale de
l’alimentation. Le problème s’accentue
lorsque la tension d’utilisation se
rapproche des valeurs de tensions limites
de la plage de tolérance établie par le
fabricant pour la commande électrique.
Solutions de commutation
les mieux adaptées en cas
d’instabilité de l’alimentation
principale d’énergie
régions exposées à des problèmes
d’alimentation électrique fréquents.
Les défauts de commutation
provoquent des chutes de
l’alimentation en énergie,
accompagnées des pertes financières
qui en découlent pour l’utilisateur
ainsi que des surcoûts engendrés
par les réparations, alourdissant
l’investissement de départ.
La solution la plus utilisée dans ces
cas de figure consiste à intégrer
des para-surtenseurs dans le design
de l’installation. Même si ces
dispositifs peuvent dans un premier
temps résoudre le problème, ils ont
également tendance à se détériorer à
moyen terme lorsqu’ils sont exposés
aux surtensions du réseau.
Pour réduire les incidents et garantir la
qualité et la rentabilité de l’installation,
HIMOINSA recommande des
types d’inverseurs normal/secours
spécifiques lorsqu’il est constaté que
les installations se trouvent dans des
1. Pour les intensités allant jusqu’à
3 200 A, l’usage de commutateurs
motorisés à commande électrique en
courant continu (Vcc) est préconisé en
lieu et place du courant alternatif (Vca)
pour permettre leur immunité face
aux variations de tension. De plus, la
commande électrique doit être de 12
ou 24 Vcc en fonction de la tension
auxiliaire du groupe électrogène.
2. Pour des commutations supérieures
à 3 200 A, l’utilisation d’une paire de
disjoncteurs magnéto-thermiques
motorisés bobines et commande
électrique de 24 Vcc est recommandée.
En utilisant une alimentation en courant
continu, les éléments de commutation les
plus sensibles aux fluctuations du réseau
électrique tels que les bobines et les
commandes motorisées restent isolées
et apportent ainsi une durabilité accrue à
l’installation.
Mais quelle est la source en courant
continu qui doit alimenter ces éléments
les plus sensibles ? La solution la
mieux adaptée à chaque projet est
essentiellement déterminée par un facteur
clé : l’agencement de l’installation et la
distance entre l’inverseur et le groupe
électrogène. Pour savoir si la distance est
excessive ou non, il faut se baser sur la
section de câble nécessaire à la charge
utilisée. Il s’agit également de prendre
en compte la chute de tension maximum
acceptable sur l’élément le plus restrictif
de l’installation.
• Lorsque la distance entre l’inverseur
normal/secours et le groupe électrogène
est telle que la section de câble
nécessaire est inférieure à 6-10
mm2, il est recommandé d’alimenter
directement à partir des auxiliaires du
groupe, à savoir les batteries.
• Lorsque la solution précédente
n’est pas envisageable et que le
groupe électrogène est trop éloigné
de l’installation, il est recommandé
d’alimenter l’inverseur normal/secours
par un système d’alimentation à courant
continu spécifique, équipé de batteries
et d’un chargeur de batteries.
distance
pour savoir si la distance
est excessive ou non, il
faut se baser sur la section
de câble nécessaire à la
charge utilisée
Conclusions
La puissance délivrée, la tension, la
fréquence du réseau et le budget ne sont
pas les seuls facteurs qui influencent le
choix du système de commutation. La
possibilité de surtensions et l’instabilité
du réseau principal doivent aussi être
prises en compte pour prévenir de futurs
incidents, des dysfonctionnements de
commutation ainsi que des coupures
d’alimentation et des surcoûts qui en
résultent. Le fait d’isoler les éléments
les plus sensibles face aux variations
de tension tels que les bobines et les
commandes électriques des systèmes
de commutation permet de d’éviter
ces défaillances et de garantir le bon
Antonio Moreno Carrasco
HIMOINSA SALES ENGINEER
www.himoinsa.com | 2016/07
fonctionnement des inverseurs normal/
secours installés sur des sites raccordés à
des réseaux instables.
HIMOINSA fabrique des inverseurs
normal/secours conçus pour assurer le
transfert de l’alimentation d’énergie entre
le réseau et le groupe électrogène et est
en mesure de conseiller les clients sur
l’installation la mieux adaptée aux besoins
de leur projet.
Ingénieur en mécanique spécialisé en installations
électriques, il travaille depuis 2013 au service
d’ingénierie commerciale d’HIMOINSA sur l’étude
de la faisabilité technique et économique des
projets spéciaux et prodigue des conseils sur la
qualité et les coûts des solutions d’ingénierie, ceci
afin d’adapter le produit aux exigences de chaque
projet.