Qualité de l’énergie

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Qu’est-ce que la qualité de l’énergie ?

Une bonne qualité de l’électricité se caractérise par le fait que la tension secteur qui arrive effectivement chez le consommateur correspond à la tension secteur promise par la compagnie d’électricité. Différents facteurs ont une influence sur la qualité de l’électricité :

  • Les générateurs d’électricité et la structure du réseau de distribution de la compagnie d’électricité
  • Transmission de la tension du réseau
  • Influences du consommateur

La fiabilité de l’approvisionnement dépend de la mesure dans laquelle un réseau de distribution électrique remplit ses tâches d’approvisionnement dans un laps de temps donné. Les techniques de mesure modernes, telles que nos analyseurs de qualité d’énergie mobiles ou fixes, contribuent grandement à garantir la qualité de l’énergie dans le réseau basse tension.

Sans eux, il n’est pas possible de se prononcer sur la qualité des caractéristiques individuelles de la tension, ni de détecter la cause des perturbations.

La garantie de la qualité de l’énergie au point de transfert est réglementée avec précision dans diverses normes (DIN EN 50160, VDE-AR-N 4120, IEC 61400-21, etc.) pour la production et la consommation d’électricité ainsi que pour le réseau de distribution, et elle constitue la base du contrat de raccordement au réseau. Les appareils de mesure de la qualité de l’énergie sont nécessaires pour déterminer les niveaux d’harmoniques et le facteur THD (Total Harmonic Distortion Factor). Ils déterminent les paramètres de qualité de l’énergie électrique à partir des signaux de tension et de courant mesurés. En outre, ces appareils peuvent s’avérer très utiles lors d’une analyse de défaillance. Ils sont capables d’identifier les harmoniques qui ont un effet perturbateur sur les composants électroniques, ce qui peut réduire considérablement leur durée de vie.

Critères d’évaluation de la qualité de l’énergie

Causes et conséquences d’une mauvaise qualité de l’énergie

Écart de fréquence

L’évaluation des événements de déviation de fréquence est basée sur les valeurs moyennes de la fréquence du réseau sur 10s. Les limites de l’écart de fréquence autorisé font la distinction entre les réseaux synchrones (±1 % = 0,5 Hz) et les réseaux insulaires (±2 % = 1 Hz).

Les causes d’écarts de fréquence importants sont les déconnexions soudaines de charges importantes ou de centrales de production. Un écart de fréquence excessif peut entraîner une perte de synchronisme des moteurs et des générateurs et donc les endommager.

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Baisse de tension

Chute temporaire de la valeur de la tension effective en dessous d’un seuil de chute initial spécifié en un point précis du réseau électrique. La chute de tension peut être due à la connexion de charges.

 


Explication des termes :
Valeur extrême : valeur la plus basse de la tension de 10ms pendant l’événement [V].
Durée : différence de temps entre la sortie et le retour dans la plage nominale de la tension [ms].

Houle de tension

Augmentation temporaire de la valeur efficace de la tension au-delà d’un seuil initial spécifié en un point particulier du réseau électrique. Le gonflement de la tension peut être causé par la déconnexion des charges.

 


Explication des termes :
Valeur extrême : valeur la plus élevée de la tension de 10ms pendant l’événement [V].
Durée : différence de temps entre la sortie et le retour dans la plage nominale de la tension [ms].

Distorsion harmonique totale (DHT) / Harmoniques

Le rapport entre la somme de toutes les valeurs harmoniques efficaces et la valeur efficace de la fondamentale. La valeur du THD indique la distorsion totale due aux charges non linéaires.

 

Causes :

Les charges non linéaires du réseau électrique peuvent entraîner une distorsion de la forme sinusoïdale de la tension dans le réseau. Selon le type de charge, certains multiples de la fréquence du réseau (harmoniques) deviennent particulièrement prononcés. Par exemple, les charges triphasées, telles que les moteurs synchrones/asynchrones ou les redresseurs B6, subissent des distorsions particulièrement fortes des 5e et 7e harmoniques et des 11e et 13e harmoniques. Pour les charges monophasées à basse tension, les multiples de 3 sont souvent affectés (15e, 21e, 27e). Une distorsion d’une harmonique est enregistrée comme un événement PQ si la moyenne de l’amplitude sur 10 minutes est supérieure à la limite définie par la norme. Dans l’événement PQ, l’ordre de l’harmonique ainsi que le dépassement de la limite sont indiqués en [%]. Des niveaux excessivement élevés d’harmoniques de tension peuvent entraîner des dysfonctionnements, des surchauffes et des pannes de l’équipement électrique, ainsi qu’une augmentation du bruit.

 

Variation rapide de tension (VRT)

Les variations rapides de tension sont relativement fréquentes dans le réseau électrique et sont principalement causées par les changements de charge dans les installations des clients et les opérations de commutation dans le réseau. L’événement de qualité de l’énergie que constitue la variation rapide de la tension se caractérise par la transition de la tension du réseau d’un état stable à un autre état stable.

La durée de la transition, la déviation maximale de la tension pendant la transition et la variation de la tension en régime permanent sont enregistrées dans l’événement. Les variations rapides de tension n’ont généralement pas d’impact important sur l’équipement électrique. Cependant, des événements RVC fréquents peuvent entraîner une augmentation du niveau de scintillement.

 

 

Scintillement

Le flicker est une mesure de l’intensité des fluctuations périodiques de tension dans le réseau électrique, qui entraînent une variation visuellement perceptible de la luminance des lampes électriques. En utilisant la méthode de mesure du papillotement selon la norme DIN EN 61000-4-15, ces fluctuations sont calculées comme une quantité sans dimension et moyennées sur deux intervalles de temps à l’aide d’une méthode de moyenne pondérée. Le scintillement à court terme Pst (perceptibilité à court terme) est formé dans l’intervalle de 10 minutes, le scintillement à long terme Plt (perceptibilité à long terme) dans l’intervalle de mesure de 2 heures.

 

Causes :
Les causes de l’augmentation de la valeur du papillotement sont principalement les fluctuations périodiques de la puissance dans le réseau avec une impédance de réseau élevée (réseau faible). En outre, des courants harmoniques élevés et des interférences entre les charges peuvent entraîner un dépassement de la limite de scintillement. Les événements liés à la qualité de l’énergie, tels que les surtensions ou les sous-tensions momentanées (swell/dip), enfreignent également très souvent la limite de papillotement des tensions concernées. Dans ce cas, les événements de flicker peuvent être ignorés.

 

Signification pour l’évaluation EN 50160 :
La norme EN 50160 ne fixe aucune limite pour le nombre d’événements Pst et Plt. Seules les statistiques hebdomadaires du flicker à long terme Plt dans l’intervalle de 2h sont évaluées.

 

 

 

Déséquilibre de tension

Le déséquilibre de tension est une mesure de la charge inégale d’un système triphasé. Il peut se manifester par des amplitudes différentes ΔU des différentes phases ou par une différence d’angle de phase Δϕ inégale à 120° entre les tensions de phase à phase. Pour calculer le déséquilibre de tension, on utilise les valeurs moyennes sur 10 minutes des composantes symétriques du système de tension mesuré. La valeur du déséquilibre [%] est calculée à partir du rapport entre la séquence négative et la séquence positive.

 

Causes :
Les problèmes de symétrie du système triphasé se produisent principalement dans les réseaux à basse tension et sont causés par des charges monophasées et biphasées inégalement réparties, ainsi que par des centrales de production. Dans les réseaux à moyenne et haute tension, les déséquilibres peuvent être causés par des fours de fusion ou des lignes de transmission torsadées.

Importance pour l’évaluation de la norme EN 50160 :
La norme EN 50160 ne fixe aucune valeur limite pour le nombre de déséquilibres de tension. Seules les statistiques hebdomadaires des valeurs mesurées de déséquilibre de tension dans l’intervalle de 10 minutes sont évaluées. La valeur limite est généralement de 2%.

 

 

Interruption de l’alimentation électrique

Une interruption de l’alimentation électrique se caractérise par une chute de la tension sur toutes les phases à moins de 5 % de la valeur nominale. On distingue les interruptions programmées ou non de l’alimentation dans une zone donnée, les interruptions de courte durée (jusqu’à 3 minutes) et les interruptions de longue durée (plus de 3 minutes). Les causes des interruptions peuvent être des influences externes telles que des dommages aux lignes de transmission dus à des événements naturels ou des opérations de commutation planifiées ou des interventions des disjoncteurs.

 

 

Notre série d’applications spéciales (vidéos en allemand uniquement) :

Questions actuelles sur la qualité de l’énergie

Changements dans la technologie de l’énergie – Partie 1

Dans cet article, que nous avons rédigé en collaboration avec le portail web Schutztechnik.com, nous abordons les changements actuels dans la technologie de l’énergie. En outre, nous examinerons les effets des répercussions sur le réseau et l’influence qu’ils ont sur les appareils de mesure avec lesquels nous détectons les défauts dans le réseau.


Changements dans les technologies de l’énergie – Partie 2

Les normes jouent un rôle majeur dans les mesures de la qualité de l’énergie. Il est donc essentiel que ces normes soient également adaptées aux nouvelles conditions dans le cadre de l’évolution de la technologie énergétique. Dans le deuxième article de notre série, nous examinons les normes actuelles et la manière dont elles doivent être interprétées en ce qui concerne les fréquences de commutation élevées.


Mesures de la qualité de l’énergie :
Le conducteur N et les harmoniques

Dans les mesures de la qualité de l’énergie, les harmoniques impaires telles que les 15e, 21e et 27e sont souvent violées. Qu’est-ce que les harmoniques, comment cela se produit-il et quelle influence cela a-t-il sur le conducteur neutre ? Cet article répond à ces questions et fait la lumière sur ce sujet.


Mesures de la qualité de l’énergie :
L’harmonique 3

Le rapport « Le conducteur N et les harmoniques » expliquait déjà les particularités des harmoniques divisibles par 3 et pourquoi elles s’additionnent sur le conducteur neutre. Cette publication spéciale a pour but d’illustrer une mesure typique de la qualité de l’énergie et les aspects à prendre en considération lors de la réalisation des mesures. Les mesures présentées dans ce rapport ont été effectuées dans un immeuble de bureaux où des problèmes croissants de qualité de l’énergie ont été détectés

Nos analyseurs de qualité d’énergie mobiles

La famille PQ-Box se compose d’analyseurs de réseau et de fréquence, d’appareils de mesure de puissance et d’enregistreurs de transitoires puissants et portables. Lors de leur développement, la convivialité et les considérations pratiques ont été au cœur des préoccupations.


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Normes importantes pour la qualité de l’énergie

Vue d’ensemble

Nous résumons les normes internationales les plus couramment utilisées en matière de qualité de l’énergie. Afin d’évaluer la qualité de l’énergie à un point de mesure particulier, il est important de prendre en compte les normes qui s’appliquent à ce réseau particulier. Comme le montre le tableau, certaines normes s’appliquent à des niveaux de tension spécifiques. Dans la plupart des cas, la basse tension est définie comme < 1 kV, la moyenne tension de 1 à 35 kV et la haute tension > 35 kV.

EN 50160

Description : Caractéristiques de la tension dans les réseaux publics d’approvisionnement en électricité

S’applique à : Basse, moyenne et haute tension (réseaux publics européens)

Quantités couvertes :

  • Fréquence
  • Tension
  • Scintillement
  • Fréquence, Tension, Scintillement,
  • Harmoniques de tension

 

IEC 61000-2-2

Description : Compatibilité électromagnétique dans les réseaux publics

S’applique à : Réseaux publics à basse tension

Quantités couvertes :

  • Fréquence
  • Tension
  • Scintillement
  • Harmoniques de tension
  • Bandes de fréquence des harmoniques jusqu’à 150 kHz
IEC 61000-2-12

Description : Environnement – Niveaux de compatibilité pour les perturbations conduites à basse fréquence et la signalisation dans les réseaux publics d’alimentation électrique à moyenne tension

S’applique à : Réseaux publics basse tension (international)

IEC 61000-2-4

Description : Compatibilité électromagnétique pour les perturbations liées à la ligne

S’applique à : Réseaux industriels à basse tension (international)

Quantités couvertes :

  • Fréquence
  • Tension
  • Scintillement
  • Harmoniques de tension
IEEE 519

Description : Pratique recommandée et exigences pour le contrôle des harmoniques dans les systèmes d’alimentation électrique

S’applique à : Réseaux industriels à basse, moyenne et haute tension (international)

Quantités couverte:

  • Harmoniques de tension et de courant
IEC 61000-3-12

Description : Limites des harmoniques de courant pour les charges avec un courant de ligne > 16 A et < 75 A

S’applique à : Réseaux publics à basse tension

Quantités couverte:

  • Harmoniques de courant

Services de qualité de l’énergie

Nous proposons des analyses de réseau conformément aux normes EN 50160 et IEC 61000-2-2, -2-4, -2-12 et nous vous aidons grâce à notre expertise et à notre parc d’appareils bien équipés, y compris tous les accessoires de mesure nécessaires. Après l’analyse du réseau, nous élaborons avec vous une solution sur la base des données de mesure et de l’évaluation.


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