Sources de perturbations dans les réseaux électriques

Harmonicas

Les harmoniques supérieurs (multiples) sont des tensions ou des courants sinusoïdaux dont la fréquence diffère de la fréquence fondamentale d'un nombre entier de fois.

Les distorsions harmoniques des tensions et des courants se produisent en raison de la présence d'éléments ou d'équipements dans les réseaux avec une caractéristique courant-tension non linéaire. Les principales sources d'interférences harmoniques sont les convertisseurs et les redresseurs, les fours à induction et à arc, les lampes fluorescentes. Les téléviseurs sont les sources les plus fréquentes d'interférences harmoniques dans les équipements domestiques. Un certain niveau de perturbations harmoniques peut également être créé par les équipements du système électrique : machines tournantes, transformateurs. En règle générale, cependant, ces sources ne sont pas les principales.

Les principales sources d'harmoniques multiples sont : les convertisseurs de fréquence statiques, les cycloconvertisseurs, les moteurs asynchrones, les machines à souder, les fours à arc, les systèmes de contrôle de courant à fréquence superposée.

Les convertisseurs de fréquence statiques se composent d'un redresseur AC-DC et d'un convertisseur DC-AC avec la fréquence requise.La tension continue est modulée par la fréquence de sortie du convertisseur, ce qui entraîne l'apparition de plusieurs harmoniques dans le courant d'entrée.

Les convertisseurs de fréquence statiques sont principalement utilisés pour les moteurs à vitesse variable, dont l'application se développe rapidement. Les moteurs d'une capacité allant jusqu'à plusieurs dizaines de kilowatts sont connectés directement aux réseaux basse tension, les plus puissants aux réseaux moyenne tension via leurs propres transformateurs. Il existe plusieurs schémas de mise en œuvre des convertisseurs de fréquence statiques avec des caractéristiques différentes. Les fréquences des harmoniques multiples dépendent de la fréquence de sortie et de la fréquence d'impulsion du convertisseur. Des convertisseurs similaires sont également utilisés pour les fours fonctionnant à des fréquences moyennes.

Les cycloconvertisseurs sont des convertisseurs triphasés de haute puissance (plusieurs mégawatts) qui convertissent le courant triphasé de la fréquence d'origine en courant triphasé ou monophasé à une fréquence réduite (généralement moins de 15 Hz), utilisé pour alimenter à basse vitesse , moteurs de grande puissance. Ils sont constitués de deux redresseurs commandables qui conduisent le courant alternativement dans un sens ou dans l'autre. Les cycloconvertisseurs sont utilisés dans de très rares cas. Les courants interharmoniques atteignent 8 à 10 % du courant de fréquence fondamentale. En raison de la puissance élevée des cycloconvertisseurs, ils sont connectés à des réseaux à forte puissance de court-circuit, de sorte que les tensions interharmoniques sont faibles. Des mesures effectuées dans deux de ces installations en Suisse ont montré que leurs valeurs dans les réseaux de 50 et 220 kV ne dépassaient pas 0,1% de la tension nominale.

Les moteurs à induction peuvent dans certains cas générer des interharmoniques en raison de l'écart entre le stator et le rotor, en particulier lorsqu'il est combiné à la saturation de l'acier. À vitesse normale du rotor, les fréquences interharmoniques sont comprises entre 500 et 2000 Hz, mais lorsque le moteur est démarré, elles "passent" sur toute la plage de fréquences jusqu'à la valeur de régime permanent. Les interférences des moteurs peuvent être importantes lorsqu'ils sont installés à l'extrémité d'une longue ligne basse tension (plus de 1 km). Des interharmoniques allant jusqu'à 1 % ont été mesurées dans ces cas.

Les machines à souder et les fours à arc électrique génèrent un spectre large et continu d'harmoniques. fréquences des harmoniques et interharmoniques générées par l'équipement convertisseur.

Déviation de tension

Les écarts de tension sont causés par les changements de charge des consommateurs au cours de la journée et le fonctionnement correspondant des dispositifs de régulation de tension (transformateurs avec interrupteurs de charge).

Fluctuations de tension

Les fluctuations de tension sont une série de changements aléatoires ou aléatoires. cyclique.

Les fluctuations de tension sont causées par le fonctionnement de récepteurs électriques à consommation d'énergie fortement variable et se produisent lors du fonctionnement des équipements suivants: machines de soudage et de soudage à l'arc, laminoirs, moteurs puissants à charge variable, fours à arc électrique pour la production de acier. Des changements brusques de tension peuvent également se produire lors de la commutation de charges et d'équipements électriques (ex : batteries de condensateurs).

Chutes de tension à court terme

Les creux de tension à court terme sont des chutes de tension inattendues avec sa récupération après un intervalle de temps de plusieurs périodes de fréquence fondamentale à plusieurs degrés électriques.

Les chutes de tension à court terme sont causées par des processus de commutation dans les systèmes électriques associés à des courts-circuits, ainsi que par le démarrage de moteurs puissants. Un certain nombre de ces pannes causées par le fonctionnement de l'automatisation des systèmes électriques pour éliminer les courts-circuits ne peuvent pas être supprimées, et les utilisateurs doivent en tenir compte.

Impulsions de tension

Les sources d'impulsions de tension sont les opérations de commutation dans les réseaux, les systèmes électriques et les orages.

Déséquilibre d'un système de tension triphasé

L'asymétrie d'un système de tension triphasé se produit si les tensions de phase ou de phase ne sont pas égales en amplitude ou si l'angle de déplacement entre elles n'est pas égal à 120 el. grêle.

L'asymétrie du système de tension triphasée peut être causée par trois raisons: l'asymétrie des paramètres des lignes aériennes due au manque de transposition des fils ou à l'utilisation de cycles de transposition prolongés. Ce facteur se manifeste principalement sur les lignes à haute tension ; inégalité des charges de phase due à leur répartition inégale entre phases (asymétrie du système) ou non simultanéité de leur fonctionnement (asymétrie de probabilité) ; — modes sans phase des lignes électriques (après interruption de l'une des phases en raison d'un dommage).

Le degré de déséquilibre de tension causé par l'asymétrie des paramètres de la ligne électrique est généralement faible (jusqu'à 1%).L'asymétrie la plus importante se produit lorsque les lignes électriques fonctionnent dans des modes de phase incomplets, mais ces modes sont très rares. Par conséquent, la principale cause de déséquilibre est la charge du réseau.

Dans les réseaux industriels, les sources de dissymétrie peuvent être : des charges monophasées puissantes, des fours de fusion et de réchauffage par induction, des postes de soudage, des fours de fusion sous laitier électroconducteur ; les récepteurs électriques triphasés fonctionnant en mode asymétrique pendant une longue durée, les aciéries à arc électrique.

Déviation de fréquence

Les écarts de fréquence se produisent en raison d'une inadéquation entre la puissance des générateurs produisant de l'électricité et la charge consommée. Lorsque la puissance du générateur dépasse la puissance de charge, la vitesse du générateur augmente et la fréquence augmente proportionnellement. La puissance consommée par la charge augmente également ; à une certaine valeur de fréquence, un équilibre se produit entre la puissance générée et consommée. Un modèle similaire de réduction de fréquence est observé si la puissance de charge dépasse la puissance des générateurs.