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Pour le consommateur d'énergie de l'industrie, le retard de puissance réactive générée à partir de charges inductives est l'une des principales causes de pertes de puissance et financières, c'est-à-dire un faible facteur de puissance, l'intégration de dispositifs de correction du facteur de puissance dans le réseau électrique aide à générer une puissance réactive de pointe pour compenser le retard de puissance réactive. Ces techniques aident le consommateur à améliorer le facteur de puissance (cos phi) proche de l'unité.
La puissance de pointe nécessaire peut être produite par un condensateur BT connecté en parallèle au réseau d'alimentation à proximité de la source d'alimentation en retard (comme les moteurs à induction, les panneaux MCC, etc.)
Les condensateurs connectés peuvent être de type fixe pour un pf de retard fixe donné du système en un point du système électrique ou variable par étapes pour une charge connectée changeante.
Qu'est-ce que l'harmonique et le facteur de puissance ?
Au cours des dernières décennies, l'utilisation de charges de puissance non linéaires telles que les VFD, SMPS, UPS, etc. a considérablement augmenté. Ces appareils déforment la forme d'onde sinusoïdale pure de l'alimentation électrique. Ces distorsions peuvent être appelées harmoniques. Lorsqu'un condensateur est utilisé pour la correction du facteur de puissance, il peut créer un circuit résonant avec le transformateur d'alimentation. La fréquence de résonance est généralement comprise entre 250 Hz et 350 Hz, ce qui signifie la 5e à la 7e harmonique.
Cette résonance est une condition indésirable et elle peut entraîner une surcharge des condensateurs - réduire la durée de vie du condensateur
Cette résonance peut être évitée en mettant un réacteur désaccordé en série avec le condensateur. Le réacteur doit être tel que la fréquence d'accord avec le condensateur doit être inférieure aux harmoniques dominantes. Cette combinaison d'un condensateur de correction du facteur de puissance et de réacteurs désaccordés se comporte de manière inductive aux fréquences supérieures à la fréquence d'accord. Fournit ainsi un chemin à haute impédance vers les harmoniques présentes dans le système.
Le facteur de désaccord peut être défini par la formule suivante :
Où
XL= Réactance inductive
XC=Réactance capacitivep= facteur de désaccord en pourcentage
La fréquence de réglage du filtre LC peut être calculée par la formule ci-dessous :
Où
ft = fréquence d'accord
fs = fréquence d'alimentation
p= facteur de désaccord en pourcentage
Cette combinaison de filtre LC désaccordé agira de manière capacitive pour les fréquences inférieures à ft et inductive pour les fréquences supérieures à ft. Ainsi, pour une fréquence de base de 50 ou 60 Hz, ce filtre de désaccord agira comme capacitif et améliorera le facteur de puissance. Ce filtre désaccordé LC est sélectionné de telle sorte que la fréquence d'accord soit bien inférieure à la fréquence harmonique dominante. Ainsi, les harmoniques voient toujours une impédance plus élevée et la condition de résonance avec le transformateur d'alimentation est évitée. Par exemple, si les harmoniques dominantes sont la 5ème harmonique et que la fréquence de base est de 50 Hz, une réactance désaccordée de 7 % doit être sélectionnée. La fréquence d'accord de ce filtre sera de 189 Hz, la fréquence d'accord dans ce cas est inférieure à 250 Hz, la fréquence harmonique.
Il n'y aura donc pas de situation de résonance entre le transformateur d'alimentation et le condensateur.
Pourquoi la correction du facteur de puissance et le filtrage des harmoniques sont importants ?
Différents types de correction PF doivent être adoptés en fonction des exigences de performances et de la complexité du contrôle :Fixe, par connexion d'une batterie de condensateurs à valeur fixe Automatique, par connexion d'un nombre différent d'étages, permettant l'ajustement de l'énergie réactive à la valeur requise Hybride, pour la correction PF de charges très fluctuantes.
1-Rémunération fixe
Cet arrangement utilise un ou plusieurs condensateurs pour fournir un niveau de compensation constant. Le contrôle peut être :
Manuel : par disjoncteur ou interrupteur-sectionneur
Semi-automatique : par contrôleur de commutateur à thyristors
Connexion directe à un appareil et commutation avec lui.
Ces condensateurs sont installés :
Pour la compensation à vide des transformateurs de distribution. Aux bornes des charges inductives (principalement des moteurs). Aux jeux de barres alimentant de nombreux petits moteurs et appareils inductifs pour lesquels une compensation individuelle serait trop coûteuse. Dans les cas où le facteur de charge est raisonnablement constant.
2-Compensation automatique
Ce type de correction PF assure un contrôle automatique et adapte la quantité de puissance réactive aux variations de l'installation afin de maintenir le cos p visé.
Le contrôle est généralement assuré par un appareil électronique (Power Factor Controller) qui surveille le facteur de puissance réel et ordonne la connexion ou la déconnexion des condensateurs afin d'obtenir le facteur de puissance ciblé. L'énergie réactive est ainsi contrôlée par étapes. De plus, le Power Factor Controller fournit des informations sur les caractéristiques du réseau électrique (amplitude et distorsion de tension, facteur de puissance, puissance active et réactive réelle...) et l'état des équipements. Des signaux d'alarme sont transmis en cas de dysfonctionnement.
La connexion est généralement assurée par des contacteurs. Pour compenser les charges très fluctuantes, l'utilisation de filtres actifs ou de générateurs de variables statiques (SVG) est recommandée. Contactez Sinavar Power pour des solutions de compensation électronique SVG.
3-Rémunération hybride
Ce type de compensation est nécessaire lorsque des charges fluctuantes sont présentes et que les fluctuations de tension doivent être évitées. Le principe de la compensation dynamique consiste à associer une batterie de condensateurs fixe et un générateur de var statique (SVG), fournissant des courants réactifs en avance ou en retard. Le résultat est une compensation rapide à variation continue, parfaitement adaptée aux charges telles que les ascenseurs, les concasseurs, le soudage par points, etc.
L'équipement est installé à des points d'une installation où les variations de puissance active et/ou réactive sont relativement importantes, par exemple : sur les jeux de barres d'un tableau principal de distribution sur les bornes d'un câble d'alimentation fortement chargé.
Lorsque la valeur nominale en kvar des condensateurs est inférieure ou égale à 15 % de la valeur nominale du transformateur d'alimentation, une valeur fixe de compensation est appropriée. Au-dessus du niveau de 15 %, il est conseillé d'installer une batterie de condensateurs à commande automatique, pour éviter les surtensions.
