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Auteur(s)
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Roger OTT : Ingénieur senior, EDF Recherche et développement
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avec la collaboration de Jean MARTINON, ingénieur, EDF Recherche et développement
Le bon fonctionnement de la plupart des appareils électriques raccordés au réseau nécessite une alimentation sinusoïdale – à 50 Hz en France. Dans ces conditions, les charges dites passives, comme les résistances de chauffage ou les condensateurs, absorbent un courant périodique à 50 Hz, sinusoïdal.
Mais certains appareils, utilisant pour la plupart l’électronique de puissance, absorbent un courant qui n’est pas sinusoïdal. Ce courant a toujours une fréquence de 50 Hz, mais il est déformé. Lorsqu’il traverse l’impédance du réseau, ce courant produit une déformation de la tension. Ces perturbations se propagent alors à l’ensemble du réseau.
On dit que ces appareils sont non linéaires et qu’ils produisent des courants et des tensions harmoniques.
On parle alors de distorsion harmonique. Dans certains cas, la configuration du réseau peut provoquer une amplification de la distorsion harmonique. La présence de charges non linéaires peut alors entraîner le dysfonctionnement d’autres appareils raccordés à proximité.
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Foisonnement
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4. Propagation
Il est nécessaire de pouvoir calculer les niveaux de tensions harmoniques en chaque point d’un réseau électrique pour contrôler le respect des niveaux limites 7, ainsi que les courants harmoniques traversant chaque élément afin de déterminer son dimensionnement ou de détecter une éventuelle surcharge.
En règle générale, les courants harmoniques se propagent avec peu d’atténuation des réseaux basse tension vers les réseaux haute tension (il existe une exception pour les rangs multiples de 3), alors que les tensions harmoniques se propagent facilement des niveaux de tension élevés vers les niveaux de tension inférieurs. Cette règle peut toutefois être largement modifiée du fait de résonances, liées à la présence de condensateurs sur les réseaux.
Toutes les méthodes d’étude supposent que le réseau soit linéaire et utilisent la théorie de Fourier (analyse indépendante des différentes fréquences).
4.1 Impédance harmonique des réseaux
L’impédance des éléments composant le réseau conditionne la propagation des perturbations harmoniques. Cette impédance est fonction de la fréquence. L’impédance du réseau, vue d’un de ses points, est donc elle aussi une fonction de la fréquence. On calcule cette impédance harmonique en plaçant en parallèle les différentes branches du réseau reliant ce point à la terre.
raccordement d’un redresseur
Un redresseur du type « pont de Graëtz » est raccordé sur le jeu de barres basse tension d’un poste 20 kV/400 V. Une batterie de condensateurs pour la compensation de l’énergie réactive peut également être raccordée sur ce jeu de barres (figure 5). Le pont est représenté par une source de courants harmoniques...
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ANNEXES
1 Aspects technico-économiques
Dans l’article d’introduction , il est montré que les équipements raccordés à un réseau d’une part, ne doivent pas « trop émettre » de perturbations et d’autre part, ne doivent pas être « trop sensibles » à ces mêmes perturbations. Cette notion double, si elle est simple à exprimer, est par contre plus difficile à mettre en œuvre sur le terrain. En effet, pour un matériel particulier, réduire son émission de perturbation ou/et diminuer sa sensibilité à une perturbation donnée (autrement dit, augmenter son immunité) nécessite l’emploi de dispositifs additionnels (filtres, selfs, circuits particuliers), non nécessaires pour réaliser la fonction première du matériel. La mise en œuvre de ces dispositifs additionnels entraîne, bien entendu, une augmentation des coûts.
Commercialement, l’augmentation du coût d’un matériel ne peut être acceptée par un fabricant que s’il y a partage équitable des contraintes entre tous les acteurs.
Pour les matériels de grande diffusion, ce partage est aujourd’hui réalisé en grande partie grâce aux travaux effectués dans les organismes de normalisation internationaux. De ce fait, on peut dire que...
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