Qualité des réseaux électriques et efficacité énergétique (Technique et ingénierie) (French Edition)

- Les premiers chapitres permettent d'entrer dans le détail des notions de charges déformantes et de pollution harmonique. Les effets néfaste s de cette pollution sont décrits ainsi que les méthodes pour en déter miner les causes. - Le quatrième chapitre porte sur les normes et les contrats qui ont t rait à la qualité des réseaux. Les techniques de filtrage sont ensuite décrites en détail. - Les méthodes et les outils de mesure, ainsi que l'analyse des donnée s font l'objet du sixième chapitre. - Le septième chapitre permettra d'établir un diagnostic d'analyse de la qualité d'un réseau. - Enfin le dernier chapitre apporte les informations nécessaires pour l'application d'une démarche d'efficacité énergétique au service des r éseaux électriques. Au sommaire: 1: Une utilisation croissante de l'électronique; 2: Origine et caracté risation des charges déformantes; 3: Les effets néfastes de la polluti on harmonique; 4: Les enjeux de la qualité; 5: Les techniques de filtr age: une solution aux perturbations harmoniques; 6: La mesure de la qu alité; 7: Établir un diagnostic d'analyse de qualité réseau; 8: L'effi cacité énergétique au service des réseaux électriques. Préface 3 Table des matières 5 Avant-propos 7 m Suppléments en ligne 8 m À qui s’adresse cet ouvrage ? 8 m Remerciements 8 1 . Une utilisation croissante de l’électronique 9 1.1 L’utilisation croissante des équipements informatiques et de l’électronique de puissance 9 1.2 La notion de charges déformantes 11 1.3 Démystification des harmoniques 13 1.4 Conséquence de la pollution harmonique 16 2 . Origine et caractérisation des charges déformantes 19 2.1 Notion de charges linéaires et non linéaires 19 2.1.1 L’origine des charges déformantes 19 2.1.2 Une application de charge dite linéaire 21 2.1.3 Une application de charge dite non linéaire 22 2.2 Nature et liste des principaux équipements pollueurs 23 2.3 La mesure du courant efficace et les appareils RMS 31 m Les mesures erronées dues à un appareil non RMS 31 2.4 Le facteur de crête 34 2.5 Le taux d’harmonique individuel et global 35 2.6 Les harmoniques : en savoir plus 36 3 . Les effets néfastes de la pollution harmonique 39 3.1 Les perturbations observées sur les équipements et installations électriques 39 3.2 Les origines des harmoniques de tension 42 3.3 Principaux phénomènes rencontrés 44 3.3.1 Les phénomènes de résonance 44 3.3.2 Les échauffements dans les conducteurs et équipements électriques 44 3.3.3 Les facteurs de crêtes élevés 45 3.3.4 Les effets dans le conducteur neutre 48 m Une application issue d’un parc informatique 49 m Une application issue d’un onduleur en fonctionnement 51 3.4 Cas concrets de pollution harmonique sur des sites industriels et tertiaires 52 3.4.1 Équipements informatiques associés aux onduleurs d’un ensemble tertiaire 52 m Première série de mesures 53 m Deuxième série de mesures 55 m Conclusion 55 3.4.2 Entreprise Michelin 56 m Position du problème 56 m La génération d’harmonique 56 m L’étude harmonique 57 m La solution préconisée 58 m La mise en œuvre de la solution envisagée 58 3.4.3 Le stade du Mans 59 m Caractéristiques électriques et mesures effectuées sur site 60 m Cause et remède 61 4 . Les enjeux de la qualité 63 4.1 Qualité de l’énergie électrique : critères et définitions 63 4.1.1 Les perturbations du réseau de distribution basse tension 64 m Origines des perturbations de la qualité de l’énergie électrique 64 4.1.2 Le cas particulier des perturbations harmoniques 68 4.2 Textes et normes de référence 69 4.2.1 Les normes 69 4.2.2 Les organismes normalisateurs 70 4.2.2 Exploitation de la norme 72 m Exemple concernant l’utilisation de la CEI 61000-3-2 (appareils inférieurs à 16 A par phase) 72 4.3 Le contrat Émeraude 74 m Les engagements respectifs du distributeur et du consommateur en matière de perturbations harmoniques 75 m Exemple 76 5 . Les techniques de filtrage : une solution aux perturbations harmoniques 79 5.1 Phénomènes de résonance 79 5.1.1 Notion d’impédance 79 5.1.2 Intérêt du relèvement du facteur de puissance 80 5.1.3 Risque de résonance en présence de condensateurs 82 m La résonance parallèle 83 m La résonance série 85 m Éviter la résonance 85 5.2 Les solutions de filtrage 87 5.2.1 Filtrage passif 90 m Le filtre résonant 90 m Le filtre amorti 92 5.2.2 Filtrage actif 92 5.3 Étude de cas d’un filtrage passif sur un convertisseur de traitement de surface 94 5.3.1 Présentation du système 94 5.3.2 Schéma de principe du redresseur 94 5.3.3 Étude expérimentale du filtre 95 m Les mesures réalisées 96 m Analyse et interprétation des résultats 96 m Évolution de la pollution harmonique produite par l’équipement 98 m Filtrage proposé 98 m Mise en œuvre du filtre 101 5.4 Les solutions de filtrage des industriels 102 5.4.1 Les différents types de filtres 102 5.4.2 Les solutions de filtrage ABB 103 m Le filtre passif THF 103 m La famille de filtres actifs PQF 104 m Exemples d’application 112 5.4.3 Les solutions de filtrage de Schneider Electric 116 m Les filtres passifs LC 116 m Les filtres passifs double pont (confinement d’harmoniques) 118 m Les filtres actifs THM 119 m Les filtres actifs de type SineWaveTM 120 m Le filtre homopolaire de type CleanWave® 130 5.5 Les solutions de l’avenir 132 6 . La mesure de la qualité 133 6.1 Spécificités de la pollution harmonique 133 6.2 Différents niveaux d’analyse harmonique 136 6.3 Appareils de mesure des harmoniques et de la qualité des réseaux 138 6.3.1 La mesure des harmoniques 138 6.3.2 Les pinces harmoniques 140 6.3.3 Les analyseurs de qualité réseau 141 m L’offre des principaux constructeurs 142 6.3.5 Les enregistreurs de qualité réseau 145 m L’offre des principaux constructeurs 145 6.3.5 Les caméras infrarouges 148 m Quelques notions théoriques essentielles 149 m Les critères de choix d’une caméra infrarouge 150 m Comment utiliser les caméras infrarouges 152 m L’offre des principaux constructeurs 152 6.4 Mesures, analyse et interprétation 155 6.4.1 Démarrage par variation de vitesse d’un système de levage 156 m Mise en situation 156 m Mesures réalisées 157 m Analyse et interprétation des relevés 157 6.4.2 Variation de vitesse d’un moteur à courant continu 158 m Mise en situation 158 m Mesures réalisées 159 m Analyse et interprétation des relevés 159 6.4.3 Équipement informatique dans le tertiaire 161 m Mise en situation 161 m Mesures réalisées 161 m Analyse et interprétation des relevés 162 6.4.4 Ensemble d’éclairage 162 m Mise en situation 162 m Mesures réalisées 163 m Analyse et interprétation des relevés 163 6.5 Quelques considérations liées aux mesures sur site 164 m Exemple 164 7 . Établir un diagnostic d’analyse de qualité réseau 165 7.1 L’analyse et le diagnostic harmonique 165 7.2 Analyse harmonique sur un système de remontée mécanique 169 7.2.1 Problématique 169 7.2.2 Description de l’installation électrique 170 7.2.3 Diagnostic 171 7.2.4 Solution et mise en œuvre 172 7.2.5 Les caractéristiques du filtre actif 172 7.2.6 Bilan du filtrage 174 7.3 Travailler en partenariat avec un bureau d’études 174 7.3.1 Le logiciel Harmonique 175 m Analyser la situation et réduire les niveaux de tensions harmoniques 175 m Les fonctionnalités du logiciel 175 7.3.2 Désensibilisation aux courants harmoniques dans le monde du football 176 m Un phénomène de résonance mis en cause 176 m Une modélisation à partir du logiciel Harmonique 177 m Les solutions envisagées 178 7.3.3 Désensibilisation aux courants harmoniques dans l’industrie plastique 178 m Des déclenchements intempestifs de la protection d’un de ses trois transformateurs 178 m Le déclenchement a lieu lors de l’enclenchement des condensateurs 179 m Un niveau de pollution harmonique élevé 179 m Modélisation de l’installation 179 m Les origines du déclenchement 179 m Les solutions préconisées 180 8 . L’efficacité énergétique au service des réseaux électriques 183 8.1 Le concept d’efficacité énergétique 183 8.1.1 Qu’est-ce que l’efficacité énergétique ? 183 8.1.2 Le Gimélec : un vecteur de communication incontournable 184 8.2 Mettre en place une démarche d’efficacité énergétique au service des réseaux électriques 185 8.2.1 Les enjeux de l’efficacité énergétique 185 8.2.2 La méthodologie de mise en œuvre d’un projet d’efficacité énergétique 185 8.3 La mesure : une étape essentielle 187 8.3.1 L’importance de la mesure dans le projet d’efficacité énergétique 187 8.3.2 Les équipements de comptage et de mesure 187 8.3.3 Des solutions pour une efficacité optimale 187 8.4 Un exemple de solution globale de gestion et de suivi des réseaux électriques 187 8.4.1 Les enjeux de l’efficacité énergétique vus par Enerdis 188 8.4.2 Un logiciel de gestion des énergies et de supervision 188 m Rendre opérationnel la mise en place du concept d’Efficacité énergétique 190 m Retours sur investissement 195 8.5 Des exemples d’initiatives pour la réduction des consommations d’énergie électrique 196 8.5.1 La norme KNX, un gisement d’économie d’énergie pour le tertiaire et le résidentiel 196 8.5.2 Wi-LEM : une plate-forme d’acquisition de données pour la surveillance de la consommation d’électricité 197 8.5.3 L’application du concept d’efficacité énergétique pour un processus de production 199 Index 203 A 203 B 203 C 203 D 203 E 204 F 204 G 204 H-I 205 L 205 M 205 N 205 O 205 P 205 Q 206 R 206 S 206 T 206 U-V 206 W-Z 206 Face à une forte augmentation de la facture énergie électrique ces dernières années, les économies d'énergie dans ce domaine permettent d'amortir rapidement le surcoût issu de l'investissement d'un équipement électrique (moteur à haut rendement par exemple). Cet ouvrage a pour objectif de placer le lecteur dans une véritable démarche de quantification, d'analyse, de gestion et d'optimisation des installations électriques, concept qui s'intègre aujourd'hui dans le contexte de l'«Efficacité énergétique». Les décisionnaires sont ainsi en possession de toutes les données techniques pour prendre la bonne décision face à l'optimisation de leur installation électrique. Outre une précieuse documentation technique, le cédérom qui accompagne l'ouvrage propose en version d'évaluation un logiciel de gestion de l'énergie électrique.