Présentation
En anglais
Auteur(s)
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JACQUES COURAULT : Directeur des développements en Électronique de Puissance – ALSTOM Power Conversion
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Guillaume de PREVILLE : Chef de projet de développements en Électronique de Puissance – - ALSTOM Power Conversion
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Jean-Louis SANHET : Responsable Normalisation et Réglementation – ALSTOM Power Conversion
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les fluctuations de tension d’un réseau peuvent avoir des origines diverses, tous les procédés industriels sont susceptibles d’en produire si la puissance de court-circuit au point de raccordement et d’évaluation est faible. Sans entrer dans les détails des perturbations pour chaque activité, on peut cependant classer ces perturbations en deux grandes catégories : les fluctuations lentes et les fluctuations rapides.
Les fluctuations lentes ont pour origine les charges réactives lentement variables des réseaux. Leur atténuation est réalisée par des statocompensateurs de réseau. La bande passante des actionneurs utilisés ne dépasse pas quelques hertz. Par ailleurs, ces équipements ne sont généralement pas conçus pour éliminer une composante inverse ; ils ont donc un fonctionnement équilibré.
Les fluctuations rapides de la tension, qui engendrent le flicker, ont principalement pour origine les activités métallurgiques, fours à arc, laminoirs, machines à souder. La compensation de la gêne engendrée par ces perturbations ne pourra se faire qu’avec des actionneurs capables d’une bande passante supérieure à 20 Hz.
Pour être exhaustif, il est nécessaire d’évoquer les équipements de rééquilibrage des réseaux. On les rencontre surtout pour rééquilibrer les réseaux triphasés qui alimentent des installations monophasées de la traction ferroviaire.
Dans les paragraphes qui suivent nous ne considérerons que les statocompensateurs rapides de flicker ; ils comprennent, dans leur puissance et dans leur contrôle, toutes les particularités des appareils lents de réseau et leur dimensionnement prend nécessairement en compte la nécessité de rééquilibrage.
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.
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Critères d’atténuation des fluctuations de tension
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2. Absorbeurs
2.1 Fonctionnement
L’absorbeur est la partie active du statocompensateur. Les charges qui engendrent les perturbations sur les réseaux sont généralement à déphasage arrière, c’est-à-dire inductive ; pour les compenser, on a recours à des condensateurs qui constituent la partie fixe de la compensation.
Il est hélas bien difficile de moduler, avec la rapidité souhaitable, le courant dans un condensateur ; ainsi, comme le montre le schéma de principe de la figure 3, on installe sur le réseau une batterie de condensateurs dimensionnée pour l’énergie réactive maximale consommée. Pour moduler la puissance réactive de compensation, on absorbe le surplus de l’énergie de compensation avec un dispositif inductif. Ce dispositif est constitué de thyristors et d’inductances dans lesquelles ont fait circuler un courant discontinu.
La figure 5 montre la conduction effectivement discontinue du courant dans les inductances, en allant d’une conduction faible vers la conduction totale des thyristors. Mais la puissance réactive de compensation ne peut s’exprimer qu’en prenant en compte les valeurs efficaces de la tension (U) et plus particulièrement, du courant (I).
Sur la figure 6a, la forme temporelle du courant dans les inductances L de bras permet de définir l’angle β de commande des thyristors. La figure 6b donne l’évolution de la valeur efficace du courant fondamental I1 en fonction de β ; pour dépersonnaliser cette courbe, c’est-à-dire la rendre indépendante de tout cas particulier, nous en avons fait le tracé en grandeur réduite...
Les courants évoqués génèrent des harmoniques qu’il importe de définir dans le but de dimensionner les filtres qui introduisent la puissance réactive capacitive (figure 7).
En régime équilibré, avec trois courants de bras identiques (même β), l’harmonique 3 contenu dans les bras disparaît dans les phases. Cette propriété importante peut être prise en compte pour le dimensionnement des filtres des statocompensateurs de réseau qui, par définition,...
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