Trucs et astuces II

l’utilisation des appareils de mesure de la qualité de l’énergie et les erreurs typiques des utilisateurs

Ce sujet est divisé en deux articles (Trucs et astuces, partie 1 et partie 2). Voici la partie 2.

Fondements théoriques

Lors de l’utilisation d’analyseurs de réseaux mobiles, la question se pose souvent de savoir comment l’appareil de mesure peut être alimenté en électricité, étant donné qu’il y a rarement des prises de courant à proximité. Cela vaut aussi bien pour le raccordement à la maison que pour les boîtiers de distribution du câble à l’extérieur ou, comme le montre l’exemple ci-dessous, à une station de poteaux en béton.

1 Mesure en extérieur avec une boîte PQ 150

Une possibilité consiste à connecter l’appareil de mesure directement via les prises de tension au point de mesure. Toutefois, il est important de s’assurer que la tension à laquelle l’appareil est connecté correspond aux données techniques du bloc d’alimentation, car la plage de mesure des appareils est généralement supérieure à ce que le bloc d’alimentation peut supporter. Les blocs d’alimentation des boîtes PQ peuvent fonctionner entre 100 et 500 volts en courant alternatif ou continu. Toutefois, lorsqu’ils sont utilisés dans un réseau industriel de 690 V, par exemple, il convient de veiller à ce que la tension ne soit pas trop élevée, sous peine d’endommager l’appareil ou le bloc d’alimentation. De même, une tension trop basse peut également nuire aux alimentations à découpage, car elle les surcharge thermiquement en raison du courant élevé. Il est important de tenir compte de la tension correcte de l’alimentation lors de la connexion des appareils aux tensions de mesure. Lorsque l’on effectue des mesures sur des transformateurs de tension dans un réseau moyenne tension, les appareils de mesure peuvent théoriquement être alimentés à 100 V par la tension chaînée, mais cela n’est pas recommandé.

Il convient de noter que les alimentations à découpage produisent des harmoniques. Ces harmoniques de courant provoquent des harmoniques de tension correspondantes à la charge élevée du transformateur de tension et faussent donc le résultat d’une évaluation de la qualité de la tension. Pour une mesure de puissance pure, l’alimentation des appareils par des transformateurs de moyenne tension peut être envisagée.

2 Avant de commencer la mesure : vérifiez que toutes les tensions sont correctement connectées.

Avant de commencer l’enregistrement de la semaine, il est important de vérifier si toutes les tensions et tous les courants sont correctement connectés. Cela peut être vérifié très facilement à l’aide de l’écran des appareils. Lorsque vous utilisez des pinces ampèremétriques, veillez à ce qu’elles soient toujours bien fermées, car même une petite ouverture peut entraîner des erreurs de mesure importantes.

Un signe négatif de la puissance active indique que le système réinjecte de l’énergie dans le réseau, tandis qu’un signe positif signifie que le système prélève de l’énergie sur le réseau. Si le flux de puissance ou le signe de la puissance est incorrect, la pince de courant a été installée dans le mauvais sens et doit être tournée de 180°.

Si l’affectation des tensions et des courants ne correspond pas à la phase correcte dans le réseau, cela peut être facilement reconnu dans le diagramme de pointeurs en ligne ou dans l’angle de phase affiché entre la tension et le courant.

Mesure du courant sur les conducteurs de faisceau

3 Mesure du courant sur les conducteurs de faisceau

Lorsque des courants sont mesurés sur des conducteurs en faisceau (dans ce cas, 12 conducteurs individuels par phase), il convient de noter que les courants dans les câbles individuels peuvent être distribués de manière très asymétrique. Par conséquence, il n’est souvent pas possible de placer la pince de courant de Rogowski autour d’un tiers seulement du câble et de multiplier ensuite cette valeur mesurée par 3. Une alternative serait d’utiliser des bobines de Rogowski d’une longueur suffisante et de les placer autour de l’ensemble du faisceau de câbles

4 Analyse spectrale FFT jusqu’à 20kHz

Mon appareil de mesure est-il capable de détecter la perturbation haute fréquence souhaitée ? Une analyse FFT a été effectuée pour détecter les fréquences, les harmoniques et les fréquences de commutation dans le réseau local. Ce réseau local fait l’objet de nombreuses plaintes de la part des clients. Les pannes d’équipement, les dysfonctionnements et les bruits de sifflement dans les équipements ou les transformateurs de cloche sont les plaintes les plus courantes. Dans cet exemple, ce sont les fréquences suparharmoniques qui ressortent clairement.

5 La boîte PQ appropriée pour chaque gamme de fréquences

La norme EN50160 n’offre qu’une aide limitée en ce qui concerne les perturbations identifiées dans la gamme des super harmoniques. Cette norme se limite à l’évaluation jusqu’à la 25e harmonique. Il n’y a pas de niveaux de compatibilité au-delà de 1 250 hertz. En comparaison, la norme CEM IEC61000-2-2 fixe des limites et des niveaux de compatibilité pour le réseau public à basse tension jusqu’à 150 kilohertz.

L’appareil de mesure et les pinces de courant utilisés doivent être en mesure de détecter la perturbation souhaitée. À titre d’exemple, la boîte PQ 100 est considérée dans la figure 6. Elle scanne à une fréquence d’échantillonnage de 10,24 kilohertz et ne peut donc pas détecter une répercussion de 10 kilohertz. Sa largeur de bande est limitée à 5 kilohertz. Pour capter cette perturbation, les boîtes PQ 150 à 300 seraient mieux adaptées, fonctionnant à des taux d’échantillonnage de 20 à plus de 400 kilohertz. L’image n° 6 a été prise avec une boîte PQ 200 et montre le signal d’interférence dans l’image de l’oscilloscope.

6 Exemple : Image d’oscilloscope enregistrée avec la boîte PQ 100 (10kHz)

Une image d’oscilloscope enregistrée avec une boîte PQ 100 sert ici d’exemple. Elle montre une onde sinusoïdale parfaite.

7 L’image de l’oscilloscope au même point de mesure avec une boîte PQ 200 (40kHz)

En comparaison, des mesures ont été effectuées à nouveau au même point de mesure à l’aide d’une boîte PQ 200 avec une fréquence de prélèvement de 40 kilohertz (figure 7). Ici, les 10 kilohertz apparaissent clairement comme un effet de rétroaction avec un niveau de 1,7 volt, qui est à l’origine des problèmes rencontrés avec différentes charges.

Paramètres de déclenchement

Lorsque l’on considère les données de mesure à acquérir avec un analyseur de qualité d’énergie, il est important de choisir soigneusement le critère de déclenchement. En général, un seuil de déclenchement est choisi pour les enregistrements de défauts rapides, tels que le passage en dessous ou le dépassement d’un seuil de tension ou de courant. Ce réglage permet d’enregistrer les creux du réseau ou les courants de démarrage des machines sous forme d’image d’oscilloscope ou d’enregistreur ½ période.

8 Réglage de l’historique/postérieur des événements déclencheurs

Toutefois, pour enregistrer la cause des défaillances des systèmes ou des consommateurs, il peut être utile de déclencher un dépassement d’un seuil de courant. Étant donné que le critère de déclenchement n’est généralement rempli que lorsque le système tombe en panne, un long historique est nécessaire pour une évaluation ultérieure. Toutes les boîtes PQ ont la possibilité d’enregistrer jusqu’à 600 secondes de préhistoire. De cette manière, l’évaluation des données de mesure sur une longue période de temps avant la défaillance du système permet d’en reconnaître la raison.

9 Exemple ; ½ enregistreur périodique Panne de cogénération (centrale de cogénération) avec un long historique avant la panne.

Dans cet exemple, une analyse de réseau a été réalisée sur une unité de cogénération qui tombe en panne plusieurs fois par semaine. Un critère de déclenchement clair qui se produit lorsque l’unité de cogénération tombe en panne est le dépassement d’un seuil de courant. Le courant nominal de l’installation était de 70A. Une valeur de 60A a été fixée comme seuil de déclenchement. Si le courant de l’installation tombe en dessous de cette valeur, la boîte PQ de cet exemple enregistre 100 secondes d’historique avant la perturbation et 20 secondes d’historique après la perturbation. La raison de la perturbation peut être trouvée grâce à l’historique.

Auteur
Jürgen Blum, Chef de produit Qualité de l’énergie Mobil

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