Raccordement de charges perturbatrices en basse tension

Raccordement de charges perturbatrices
en basse tension
C10/19 – RCP088 – 05/2006

Raccordement des charges perturbatrices en basse tension
Synthèse
Ce rapport servira de guide général pour le raccordement des charges perturbatrices en basse
tension.
La première partie traite des harmoniques qui peuvent être provoqués par une charge pertubatrice
raccordée en basse tension. Les origines de ces (courants) harmoniques sont discutées, ainsi que
la propagation des tensions harmoniques et les conséquences qu'ils peuvent avoir sur des autres
charges raccordées au même endroit. Ensuite, des remèdes pour améliorer la situation sont cités.
La deuxième partie discute du flicker et des variations de tension provoqués par des charges
raccordées en basse tension. Comme pour les harmoniques, l'origine, les effets et les remèdes
éventuels sont discutés.
Enfin, des flowcharts pour l'évaluation des niveaux d'harmoniques et du taux de flicker ou des
variations de tension sont repris dans le document. Ils sont en fait la "traduction" des normes de la
Commission d'Electrotechnique Internationalle (CEI) "CEI 61000-3-11" et "CEI 61000-3-12", et
donnent une indication de la démarche à suivre pour évaluer si oui ou non une charge
perturbatrice peut être raccordée en un certain point dans le réseau basse tension. Ces normes
sont aussi repris par CENELEC.
En complément de ce document, 6 documents sont disponibles:
Un fichier excel pour l'évaluation des harmoniques selon la norme CEI 61000-3-12:
RCP079 – Harmoniques
Le guide d'utilisation correspondant: RCP094 – Guide pour l'évaluation des
harmoniques
Un fichier excel pour l'évaluation du flicker et des variations de tension selon la norme CEI
61000-3-11: RCP080 – Flicker et variations de tension
Le guide d'utilisation correspondant: RCP095 – Guide pour l'évaluation du flicker et des
variations de tension en basse tension
Un fichier excel pour la détermination du facteur de forme F: RCP087 – Facteur de forme
Le guide d'utilisation correspondant: RCP099 – Guide pour la détermination du facteur
de forme
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Raccordement des charges perturbatrices en basse tension
Table des matières
1. INTRODUCTION ....................................................................................................................................................4
2. LES HARMONIQUES.............................................................................................................................................4
2.1 D ÉFINITION DES HARMONIQUES ...........................................................................................................................4
2.2 O RIGINE DES COURANTS HARMONIQUES ..............................................................................................................5
2.3 T ENSIONS HARMONIQUES ....................................................................................................................................7
2.4 P ROPAGATION DES TENSIONS HARMONIQUES ......................................................................................................7
2.5 C ONSÉQUENCES DES HARMONIQUES ....................................................................................................................7
2.6 C OMPENSATION DES HARMONIQUES ....................................................................................................................9
2.7 L OGIGRAMME ....................................................................................................................................................14
3. FLICKER ET VARIATIONS DE TENSION......................................................................................................16
3.1 D ÉFINITION DU FLICKER ET DES VARIATIONS RAPIDES DE TENSION ...................................................................16
3.2 O RIGINE DES VARIATIONS DE TENSION ET DU FLICKER ......................................................................................17
3.3 C ONSÉQUENCES DU FLICKER .............................................................................................................................17
3.4 C OMPENSATION DU FLICKER .............................................................................................................................18
3.5 F LOWCHART ......................................................................................................................................................20
ANNEXE 1: HARMONIQUES POUR DES CONVERTISSEURS TRIPHASÉS...................................................22
ANNEXE 2: HARMONIQUES POUR DES RÉGULATEURS AC (TRI-PHASÉS ET MONOPHASÉS)...........23
ANNEXE 3: PRÉSENCE D’ÉLÉMENTS CAPACITIFS (IMPORTANTS) DANS LE RÉSEAU.........................24
ANNEXE 4: COURBES DE SENSIBILITÉ................................................................................................................26
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Raccordement des charges perturbatrices en basse tension
1. Introduction
Ce rapport constitue un guide général pour le raccordement des charges perturbatrices en basse
tension.
Il traite des deux perturbations les plus fréquentes que l’on est en droit de craindre, à savoir les
harmoniques de tension ainsi que le flicker qui peuvent être provoqués par une charge pertubatrice
raccordée en basse tension. Il reprend une description générale de ces deux types de perturbation,
les effets qu'ils peuvent avoir sur le réseau et les autres charges raccordées et des remèdes
éventuels à mettre en place pour améliorer l'état du réseau.
De plus, des flowcharts pour l'évaluation des niveaux d'harmoniques et le taux de flicker sont repris
dans le document. Ils sont la mise en pratique des normes 61000-3-11 et 61000-3-12, et donnent
une indication du chemin à suivre pour évaluer si oui ou non une charge perturbatrice peut être
raccordée à un certain point dans le réseau basse tension.
2. Les harmoniques
2.1 Définition des harmoniques
On parle d'harmoniques – ou d'une déformation de la forme d'onde – quand se superposent à la
composante fondamentale de la tension ou du courant, d'autres composantes dont la fréquence
est un multiple de 50 Hz. On appelle harmoniques, les multiples entiers de la fréquence
fondamentale (p.e. 100 HZ, 150 Hz, …); les interharmoniques sont les autres multiples ou
multiples fractionnaires de la fréquence fondamentale (p.e. 132 Hz, 268 Hz, …).
Ils sont caractérisés par leur fréquence et leur amplitude. Cette dernière est souvent exprimée en
valeurs absolues pour les harmoniques de courant et en pour cent de la fondamentale pour les
harmoniques de tension.
Figure 1: Exemple d'harmoniques superposés à la fondamentale
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0
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50 100 150 200 250 300 350
frequency (Hz)
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amplitude (V)
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amplitude (V)
time
time
time
time
amplitude (V)
amplitude (V)
amplitude (V)
amplitude (V)
Distorted voltage
Fundamental
3rd harmonic
5th harmonic
Distorted spectrum
Figure 2 : Exemple de la superposition des harmoniques 3 et 5 à la fondamentale et le
spectre correspondant
2.2 Origine des courants harmoniques
Les harmoniques sont principalement provoqués par des charges non-linéaires. Cette non-linéarité
est parfois intrinsèque (par exemple, un noyau magnétique saturable ou un dispositif dont le
principe de fonctionnement est basé sur des arcs électriques), mais peut aussi résulter des
commutations répétées de composants d'électronique de puissance. Quand on soumet une
charge non- linéaire à une tension sinusoïdale, cette charge absorbe un courant déformé. Les
composantes harmoniques absorbées ne dépendent que des caractéristiques propres de la charge
et non pas de celles du réseau. Cette charge se comporte donc, en première approximation,
comme une source de courants harmoniques.
Quelques exemples de sources d'harmoniques:
Alimentations ou régulateurs électroniques de puissance
Redresseurs
Les courants harmoniques appelés par un redresseur classique sont représentés
dans le tableau suivant. On voit que ces courants harmoniques se situent surtout
en dessous du rang 13.
En revanche, les courants harmoniques appelés par des redresseurs MLI (= PWM
ou Pulse Width Modulation) se situent plutot dans les rangs plus élevés, c'est-à-
dire à partir de l’harmonique 17.
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