Cet article présente des conseils et des astuces pour effectuer des mesures de la qualité de l’énergie. Il explique quelles erreurs de connexion peuvent être commises et quelles considérations préliminaires doivent être faites avant d’utiliser un appareil de mesure. En ce qui concerne le choix de l’appareil de mesure, il est question de la décision entre un appareil de mesure mobile et un analyseur de puissance installé de manière permanente.
Ce sujet est divisé en deux articles (Conseils et astuces Partie 1 et Partie 2).
Appareils de mesure de la qualité de l’énergie fixes et analyseurs de puissance mobiles.
Les deux types d’appareils présentent des avantages et des inconvénients. En général, un analyseur mobile est utilisé lorsqu’un problème aigu s’est produit dans le réseau et qu’une mesure doit être effectuée très rapidement. Par exemple, si un problème de qualité de l’énergie est suspecté dans une usine de production. Dans ce cas, un appareil mobile est installé dans le réseau pour découvrir ce qui a pu se passer il y a quelques jours. Cela fonctionne souvent, mais pas toujours. Si le système est tombé en panne à cause d’une constellation particulière qui ne peut être retracée lors des mesures mobiles, ou si les conditions du réseau ont changé, il peut être difficile d’expliquer le problème à l’aide d’un appareil mobile. Dans ces cas, il peut être utile de laisser l’appareil de mesure installé jusqu’à ce que le défaut en question se reproduise.
L’un des avantages des appareils de mesure installés de manière permanente est la possibilité d’effectuer une analyse inverse des valeurs. Grâce à l’enregistrement permanent de tous les paramètres du réseau sur une très longue période de mesure, il est possible d’analyser avec précision le moment de la perturbation après une perturbation du réseau énergétique. Avec une capacité de stockage de plus d’un an, il est possible de revenir sur une très longue période en cas de problème de réseau afin d’identifier les points récurrents dans le temps avec des modèles de perturbation similaires. En corrélant les courants et les tensions de l’installation, il est généralement possible de déterminer si le défaut provient de l’installation elle-même ou du réseau.
Toutefois, l’un des inconvénients de ces dispositifs est qu’ils ne sont généralement pas installés à la profondeur des réseaux, là où se trouvent les consommateurs. En général, les dispositifs PQ installés de manière permanente se trouvent près de la distribution basse tension et près du transformateur. En d’autres termes, ils sont situés au point de puissance de court-circuit le plus élevé du réseau basse tension. Ici, cependant, les effets de rétroaction des courants de consommation ont un impact plus faible qu’à l’extrémité de la ligne.
Les compteurs mobiles, quant à eux, permettent d’aller en profondeur dans le réseau et de mesurer les points où la puissance de court-circuit est la plus faible. Ils sont particulièrement utiles pour rechercher les sources d’interférences en pénétrant jusqu’à la dernière multiprise et en enregistrant la qualité de la tension directement au niveau de la charge. À cet égard, les appareils fixes sont limités et doivent se cantonner à des points fixes du réseau.
Lors de la mesure des normes de qualité de la tension, il suffit généralement d’enregistrer les tensions. À l’aide de la norme, il est possible de vérifier si celles-ci se situent dans la plage de tolérance autorisée. Afin d’identifier la cause des perturbations, le courant de la charge est généralement requis. Si le courant peut expliquer la perturbation de la tension, il faut rechercher l’origine au point de mesure. Si le courant n’explique pas la perturbation de la tension, parce que le consommateur n’a pas consommé de courant exactement à ce moment-là, il faut rechercher l’auteur de la perturbation devant le compteur.
Lors de la mesure des courants, il est important de se demander au préalable si l’on recherche un défaut ou si l’on souhaite obtenir les mesures les plus précises possibles de la puissance et de l’énergie au niveau d’une charge. Pour pouvoir mesurer avec précision, il n’est pas souhaitable d’utiliser une bobine de Rogowski avec une grande plage de mesure de 3000 A, si l’on ne mesure que 10 A. Dans ce cas, l’erreur de mesure peut être très élevée. Pour évaluer la puissance, l’énergie et le cosinus phi aussi précisément que possible, il faut toujours se situer entre 50 % et 100 % de la pince de courant. La plus grande erreur de mesure qui se produit dans la technologie de mesure est causée par les pinces de courant elles-mêmes, car elles ont souvent une précision inférieure à celle de l’appareil de mesure.
Lors de l’analyse des perturbations de la qualité de l’énergie, telles que les chutes de tension, il est très important d’identifier la charge qui consomme des courants élevés pulsés. Il ne serait pas judicieux d’utiliser une pince de courant dans la plage de mesure des courants nominaux de l’installation. Par exemple, les courants d’appel des entraînements ou les pics d’appel dans les systèmes d’éclairage peuvent avoir une valeur extrême de ½ période des courants de 10 fois le courant nominal. Dans de tels cas, il est plus judicieux d’utiliser une pince de courant dont la plage de mesure est au moins 5 à 10 fois supérieure au courant nominal. Cela permet de s’assurer que les courants de démarrage élevés ne sont pas limités par la pince ou l’appareil de mesure.
Il existe différentes méthodes pour mesurer les courants. L’une d’entre elles consiste à utiliser une pince à courant alternatif standard. Celle-ci présente toutefois l’inconvénient de ne pas pouvoir mesurer les courants continus.
Une pince équipée d’un capteur à effet Hall convient pour mesurer les courants continus. Elle peut mesurer à la fois le courant alternatif et le courant continu. Une méthode très précise, mais peu pratique, consiste à utiliser un shunt de courant inséré dans la ligne. Celui-ci délivre une tension proportionnelle au courant. Cette méthode permet également de mesurer à la fois le courant alternatif et le courant continu, mais elle nécessite de débrancher les fils.
Une autre option pour mesurer le courant consiste à utiliser des pinces de Rogowski. Chacune de ces méthodes de mesure présente ses propres avantages et inconvénients, qui seront expliqués plus en détail dans un article supplémentaire.
Quatre façons de procéder
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La figure 2 montre le courant de démarrage d’un gros moteur et la chute de tension correspondante. Le courant a été mesuré à l’aide d’une pince de Rogowski de 3000A. Le résultat de la mesure a montré une valeur maximale de 4 250 ampères. Une acquisition simultanée de la tension a montré une chute de tension à 185V.
Une analyse plus approfondie à l’aide d’une image d’oscilloscope a révélé que la valeur sinusoïdale était plafonnée au sommet et que le courant réel était donc beaucoup plus élevé.
Comme la bobine de Rogowski a atteint la limite de sa plage de mesure à une valeur de crête de 6000 ampères, le courant de démarrage réel n’a pas pu être enregistré correctement.
Choix de l’emplacement approprié pour les mesures.
Avant d’installer des appareils sur le réseau, il est conseillé de réfléchir aux mesures à effectuer, à l’endroit où elles doivent être effectuées et à la manière la plus rapide de trouver l’auteur. Dans ce cas, le réseau local a reçu un grand nombre de plaintes de la part des clients de l’entreprise. Pour rechercher ces perturbations, le réseau est d’abord examiné. Au point de mesure 2, il y a un client industriel qui est probablement à l’origine des perturbations des autres clients. Il est donc logique de chercher d’abord la cause des perturbations chez ce client. Avant de commencer l’alimentation du réseau, on examine soigneusement quelles mesures doivent être effectuées et à quels points de mesure cela peut être fait le plus rapidement.
La décision de mesurer au niveau de l’embranchement ou de la station dépend des besoins individuels. Une mesure au niveau de l’embranchement permet une analyse plus détaillée des réactions du réseau sur la tension, mais l’identification de l’origine reste limitée. En revanche, une mesure à la station permet d’avoir une vue d’ensemble de tous les courants de consommation sur le trajet de câble concerné, mais la détection des perturbations de la tension est limitée en raison de la puissance de court-circuit élevée.
Dans le cas présent, des mesures ont été effectuées simultanément avec deux appareils de mesure sur une période d’une semaine. Cela a permis d’effectuer une analyse précise et de déterminer que les perturbations sur le réseau ne se produisaient que six jours par semaine, mais pas le dimanche. Toutefois, le client industriel n’a pas transmis d’électricité de consommation le samedi où les perturbations étaient également présentes et peut donc être exclu comme étant à l’origine des perturbations.
Conseils pour la réalisation de mesures avec des boîtes PQ :
- Effectuez toujours des mesures pendant au moins une semaine
- Mesures à toutes les heures du jour et de la nuit, ainsi que le week-end
- Les mesures en parallèle à plusieurs points de mesure accélèrent la détection des défauts.
Il est recommandé d’effectuer des mesures pendant au moins une semaine. Cela doit inclure toutes les heures du jour et de la nuit, ainsi que le week-end, même si le client industriel ferme ses installations le week-end. En particulier, les moments où il n’y a pas de perturbations fournissent des informations précieuses sur les changements qui se produisent, par exemple, le lundi, lorsque le client commence à fonctionner. Dans le cas décrit, l’installation était située en bout de ligne au point de mesure 1. Une machine CNC d’une puissance connectée de 12 KW était utilisée dans l’atelier de l’usine. Lorsque le tour CNC fonctionnait, des perturbations se produisaient sur l’ensemble du réseau local.
Auteur
Jürgen Blum, Chef de produit Qualité de l’énergie Mobil
