La qualité de la tension distribuée aux installations utilisatrices d’électricité est un souci partagé tant par les industriels, dont certains équipements peuvent être sensibles aux non-qualités, que par les distributeurs d’électricité soucieux de la satisfaction de leur clientèle.
On peut noter que la dérégulation du marché de l’électricité complique la tâche des transporteurs et des distributeurs d’électricité en matière de qualité. Par ailleurs, on constate que la multiplication des applications, d’une part, de plus en plus sophistiquées et, d’autres part, de plus en plus puissantes ont une influence sur la qualité de la tension. Si l’on note encore que la situation moyenne sur les réseaux européens est actuellement meilleure que celle décrite par la norme européenne dite de « qualité de la tension » (EN 50160), on peut alors craindre que cette situation favorable soit difficile à maintenir.
Il convient donc de mettre à disposition des moyens de compensation à toute nuisance issue d’une utilisation de l’énergie électrique. C’est là le rôle de la technique. Si les moyens existent, le débat relatif à leur mise en œuvre peut s’ouvrir, débat qui, par sa nature, sort du cadre de cet article. En revanche, il est indispensable de s’entendre sur la manière d’appréhender les phénomènes. Là où intervient une part de subjectivité, il convient de s’accorder sur les évaluations nécessaires à la connaissance. Là où la complexité des phénomènes ne peut plus être suivie analytiquement mais fait l’objet d’un examen statistique, il convient de s’accorder sur les méthodes. Ce sont les raisons pour lesquelles la normalisation internationale, dont la vocation est d’établir des consensus, est essentielle pour définir les nuisances, la manière de les aborder, les méthodes pour les mesurer et finalement les règles pour les limiter.
Parmi les nuisances, on a noté depuis longtemps les chutes de tension qui, si elles se répètent à certaines cadences, ont des effets particulièrement gênants pour une des principales applications de l’électricité : l’éclairage. On a aussi identifié très tôt que les chutes de tension sont d’autant plus importantes que la puissance appelée est grande et que l’impédance du réseau de distribution est forte. Si l’impédance est une caractéristique constructive du réseau qui ne peut être changée que par son adaptation à la puissance qu’il prétend distribuer, en revanche les appels de puissance peuvent être compensés par un appareillage approprié.
En courant alternatif, les fluctuations de puissance réactive sont la principale source des fluctuations de tension surtout sur les réseaux moyenne tension (HTA) et haute tension (HTB) dont l’impédance interne est principalement inductive. La compensation consiste donc à lisser les fluctuations de puissance réactive au moyen de dispositifs permettant de moduler une consommation complémentaire à celle de la charge à lisser. Des techniques relativement similaires permettent de compenser les déséquilibres de tension qu’introduisent les charges monophasées de grande puissance.
Aujourd’hui, ces dispositifs sont classiquement réalisés avec des thyristors ; il permettent de répondre avec satisfaction aux problèmes de la compensation des déséquilibres, du réglage de tension des réseaux vis-à-vis des fluctuations de la puissance réactive et du réglage du facteur de puissance.
Avant de détailler la technique des compensateurs statiques, il convient d’introduire les mesures associées aux fluctuations de tension ainsi que la normalisation traitant de l’évaluation des phénomènes ou de la limitation de leurs effets. Ces questions sont examinées à tous les niveaux de puissance et de tension, y compris en basse tension avec, pour les européens, l’aspect réglementaire de la norme harmonisée EN 61000-3-3. Cette partie est dictée par le rôle capital de la normalisation, pour laquelle il s’agissait de mettre en commun les expériences et d’établir un consensus à partir d’idées initialement différentes, pour ne pas dire divergentes.
L’ensemble « Compensateurs statiques de puissance réactive » fait l’objet de quatre articles :
D 4 315 Fluctuations de tension et flicker. Évaluation et atténuation (partie 1)
D 4 316 Fluctuations de tension et flicker. Évaluation et atténuation (partie 2)
D 4 317 Contrôle dynamique de puissance réactive. Dispositifs statiques
Doc. D 4 318 Pour en savoir plus
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres.
Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules.
Nota :
d’autres informations peuvent aider le lecteur à comprendre cet article, ou le complètent. Le lecteur est ainsi invité à se reporter dans ce traité aux articles suivants :
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Compensation de l’énergie réactive et tenue de la tension dans les réseaux publics ;
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Compensation de l’énergie réactive et tenue de la tension dans les installations industrielles ;
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Circulation d’énergie réactive : effets sur un réseau ;
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Réseaux de distribution – Flicker et harmoniques ;
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Appareillage électrique à basse tension – Technologie ;
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Condensateurs de puissance ;
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Électrothermie – Fours à arcs ;
et à la rubrique Électronique de puissance.
Avertissement : pour les besoins de cet article, et conformément à la spécification technique internationale CEI 61000-3-7, on désigne par réseau très haute tension (THT) un réseau de tension nominale supérieure à 230 kV. De 230 kV inclus à 35 kV, il s’agit de réseau haute tension (HT). De 35 kV inclus à 1 kV, on parle de moyenne tension (MT), contrairement à l’usage français (HTA), tandis qu’à 1 kV ou en dessous on retrouve la classique basse tension (BT).
Remerciements et copyright – Les titres 2 et 3 du fascicule D 4 315 sont pour une large part un commentaire explicatif de normes de la Commission Électrotechnique Internationale. Des relations mathématiques, des figures ou des principes exposés dans cette partie sont issus de ces normes. Les sources sont essentiellement la CEI 61000-3-7 et parfois d’autres parties des séries CEI 61000-2 ou CEI 61000-3. En conséquence, l’auteur remercie la Commission Électrotechnique Internationale (CEI) d’avoir accordé l’autorisation d’utiliser ces sources. Tous les extraits sont sujet au « copyright © IEC, Geneva, Switzerland ». Tous droits de reproduction réservés. Le lecteur peut trouver des informations complémentaires concernant la CEI, ses publications et sa mission sur le site www.iec.ch. La CEI décline toute responsabilité et ne saurait assumer aucune conséquence de quelconques dommages pouvant résulter d’un défaut d’interprétation par le lecteur des articles cités en référence quel que soit leur emplacement et leur contexte dans cette publication. Les sources sont reproduites ou réécrites avec autorisation.
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