Mesures de la qualité de l’énergie:

La troisième harmonique

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.

En cas de problèmes de qualité de l’énergie, une évaluation selon la norme IEC 61000-2-2 est nécessaire

La figure 1 montre une évaluation générée par notre logiciel mobile WinPQ. Cette évaluation représente une mesure d’une semaine conformément à la norme EN 50160/IEC 61000-2-2 dans le réseau d’un fournisseur d’énergie à un point de transfert vers un grand immeuble de bureaux. La mesure de tous les paramètres conformément à la norme EN 50160 a permis d’enregistrer plus de 500 000 valeurs, qui ont été traitées statistiquement par le logiciel mobile WinPQ. Comme certains appareils de cet immeuble de bureaux sont surchargés et tombent en panne après une courte période, le locataire de l’immeuble de bureaux demande une évaluation de la cause de ce problème. Dans ce diagramme, toutes les valeurs mesurées sont mises à l’échelle des valeurs de compatibilité conformément à la norme EN 50160. Toutes les barres situées en dessous de la ligne limite sont non critiques. Les valeurs des harmoniques de tension sur les phases L1 et L3 dépassent les valeurs limites. Cependant, ce graphique ne fournit pas les informations nécessaires pour évaluer quelles fréquences ont conduit à une violation des valeurs limites. Une évaluation plus poussée des données est nécessaire.

Figure 1 : Mesure selon EN 50160/IEC 61000-2-2

L’examen des valeurs limites est essentiel pour l’évaluation des problèmes de qualité de l’électricité

Si l’on examine de plus près les valeurs limites des différentes harmoniques, comme le montre la figure 2, trois particularités se dégagent :

  1. L’harmonique 15 est violée sur la phase L1.
  2. Sur la phase L2, la valeur est encore juste en dessous des valeurs de compatibilité.
  3. La valeur de l’harmonique 15 est violée sur la phase L3.

Comme décrit dans l’article précédent, les harmoniques impairs 21, 27 et 27, qui sont divisibles par trois, se distinguent également.

Figure 2 : Affichage des harmoniques

La date exacte du dépassement de la limite donne des informations importantes sur la cause des problèmes.

Compte tenu des connaissances acquises, l’étape suivante consiste à vérifier à quel moment la violation des valeurs limites a eu lieu. À ce stade, il est essentiel que les mesures soient effectuées sur une semaine, même s’il n’y a pas d’activité dans l’immeuble de bureaux pendant le week-end. En ramenant les données de la 15e harmonique à une semaine, les données suggèrent que les niveaux sont aussi bas pendant le week-end et la nuit. À partir du lundi matin, les niveaux augmentent quelque peu et baissent à nouveau vers le soir. En plaçant des marqueurs sur les points hauts et bas, le logiciel d’évaluation montre que les niveaux sont élevés entre 6 h 50 et 16 h 40 – les heures de bureau habituelles lorsque les employés sont dans le bâtiment.

Figure 3 : Courbe de tension et valeurs limites introduites

Los armónicos de corriente dan una pista sobre la localización de los problemas

Investigando las corrientes, se puede detectar si la perturbación se produce delante o detrás del punto de medición. Si el equipo de oficina con todos los aparatos es el causante del armónico, el armónico de corriente podría ayudar a detectar este hecho. Por lo tanto, además del armónico 15 de tensión, también debe investigarse el armónico 15 de corriente. La figura 4 muestra que el conductor neutro es la carga más elevada y corresponde aproximadamente a la suma de las tres fases. El 15º armónico de corriente, divisible por tres, se suma en el conductor neutro. Si se observa con más detenimiento el perfil semanal, se pueden establecer correlaciones directas con la curva de tensión: Cuanto mayores son los armónicos de corriente, mayor es el nivel de tensión en la red. Este efecto también puede observarse con otros armónicos. A diferencia de los niveles de corriente, no se puede suponer que los niveles de tensión caerán a cero, porque las tensiones o realimentaciones son la suma de todos los consumidores que trabajan en la red, y durante el fin de semana un gran número de consumidores están ciertamente activos. Incluso un transformador en vacío produce algunos armónicos. Teniendo en cuenta los valores límite, puede decirse que no se superan por la noche ni los fines de semana. Sólo durante las horas de funcionamiento en la oficina, cuando operan muchos consumidores monofásicos, se superan los niveles límite.

Figure 4 : Mesure de la tension et du courant

L’évaluation des valeurs limites est très simple à l’aide du WinPQ mobile

Pour les utilisateurs du WinPQ mobile, il existe également plusieurs possibilités d’affichage des valeurs. La figure 5, par exemple, montre l’écart de la valeur mesurée par rapport à la valeur de compatibilité correspondante en %. Il va de soi que les valeurs limites sont beaucoup plus faibles pour une quinzième harmonique que pour une cinquième harmonique. Le logiciel mobile WinPQ permet toutefois d’afficher sans problème les valeurs absolues en volts, comme le montre la figure 6. Dans cette figure, l’harmonique 15 n’est pas du tout visible, mais pour noter une violation de limite, l’utilisateur doit connaître toutes les valeurs limites pour chaque harmonique.

Figure 5 : Écart de la valeur mesurée par rapport à la valeur de compatibilité associée, en %.
Figure 6 : Valeurs absolues des harmoniques

Conclusion

Cette mesure a prouvé l’influence du client sur l’augmentation de la tension de la 15ème harmonique. En raison du grand nombre de consommateurs monophasés dans cet immeuble de bureaux, la valeur limite a été dépassée. Des mesures ont été prises pour améliorer la qualité de l’énergie dans l’immeuble du client.

Auteur
Jürgen Blum, chef de produit Power Quality Mobile

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