Correction du facteur de puissance : pourquoi?

Le monde de l’installation électrique industrielle est en train de vivre un moment d’attention sur les thèmes de l’efficacité énergétique et la réduction des gaspillages.

Le facteur de puissance à cet égard est certainement un domaine important. Ayant une installation avec un bon système de compensation permet la réduction des pertes en effet Joule et chutes de tension, et permet donc d’optimiser les dimensions des équipements électriques (transformateurs électriques, câbles, barres, les équipements de protection et manœuvre).

Si les services électriques publics sont bien rephasés, le réseau électrique est plus efficace et aussi plus stable. Pour cette raison, dans les pays industrialisés les autorités de contrôle du marché de l’électricité orientent les utilisateurs industriels vers un comportement vertueux, généralement au moyen de sanctions pour l’énergie réactive consommée au-delà des limites fixées.

L’indice de qualité d’une installation est défini par le facteur de puissance (cos φ), à savoir le rapport entre la puissance active et la puissance apparente: le plus haut possible, est le facteur de puissance et meilleure est la qualité de l’installation (généralement l’autorité de compétence fixe la valeur à 0,9/0,95). Dans un système à faible facteur de puissance, dans la plupart des cas, le coût de l’installation de l’équipement de correction du facteur de puissance est amorti en quelques années.

Correction du facteur de puissance : comment?

L’installation d’une batterie de condensateurs peut réduire la puissance réactive absorbée par les charges inductives présentes et, par conséquent, augmenter la valeur du facteur de puissance. Les manières selon lesquelles effectuer la correction du facteur de puissance sont variées et leur choix dépend de la nature et de l’évolution des charges journalières, leur répartition dans l’installation et le type de service.

Le choix doit être fait entre système de correction distribué et système de correction centralisé.

Dans le cas du système de correction distribué, les unités de correction sont positionnées tout près de chaque charge qui doit être corrigée. Dans le cas de correction du facteur de puissance centralisée une seule batterie automatique est installée en amont de toutes les charges à corriger.

Du point de vue technique, le système de correction distribué est la solution préférable: le réglage du facteur de puissance devient systématique et relié rigidement à la charge corrigée. Dans les installations industrielles les économies réalisées avec le système de correction distribué se manifestent sous la forme tarifaire, soit sous la forme d’un meilleure dimensionnement des toutes les lignes intérieures à l’usine reliant le poste MT/BT avec les services. Un autre avantage considérable de ce type de correction est l’installation simple et peu couteuse, parce que les systèmes de correction et la charge sont allumés et éteints en même temps et peuvent bénéficier des mêmes protections contre les surcharges et les court-circuit.

L’évolution quotidienne des charges est d’une importance fondamentale pour le choix du type de correction du facteur de puissance le plus convenant. Dans la plupart des installations, les charges ne travaillent pas toutes simultanément et certaines ne travaillent que pour quelques heures seulement par jour. Il est évident que la solution du système de correction distribué devient trop chère pour le nombre élevé de systèmes de correction à installer, dont un bon nombre resterait pour longtemps utilisé.

En conclusion, le système distribué convient si la plupart de la puissance réactive demandée est concentrée sur quelques charges de grande puissance qui travaillent plusieurs heures par jour. Le système centralisé convient plutôt dans le cas d’installations avec plusieurs charges de toutes sortes qui travaillent de temps en temps. Dans ce cas la puissance de la batterie est nettement inférieure à la puissance totale qu’il faudrait avoir avec le système distribué.

Si l’absorption de puissance réactive est très variable pendant le fonctionnement de l’installation, il est conseillé de prévoir un ajustement automatique en fractionnant la batterie en plusieurs gradins.

Correction du facteur de puissance : les harmoniques

Dans de nombreuses installations électriques industrielles ou tertiaires la présence de charges non linéaires ( onduleur, machines à souder, redresseurs, ordinateurs, etc. ) détermine une distorsion du courant ( et donc des harmoniques ), qui est représentée par le paramètre numérique THDI% : si le courant est sinusoïdale son THDI% est égal à zéro, plus le courant est déformée plus son THDI% est élevée. Leur présence dans le réseau implique de multiples problèmes sur les éléments d’une installation électrique :

– Dans les machines tournantes on a l’apparition de couples de Foucault (avec des vibrations conséquentes) qui portent atteinte à la structure mécanique. L’augmentation des pertes provoque aussi le chauffage non désiré et le dégât de l’isolant.

– Dans les transformateurs elles provoquent une augmentation des pertes dans le cuivre et le fer qui peuvent endommager les bobines. La présence possible de composantes continues de tension ou de courant peut causer la saturation du noyau avec l’augmentation conséquente du courant magnétisant.

– Les condensateurs vont souffrir du point de vue du chauffage et de l’augmentation de la tension avec une réduction de la durée de vie moyenne.

La forme d’onde du courant produit par une charge non-linéaire étant périodique peut être représentée comme la somme de plusieurs ondes sinusoïdales ( une à 50Hz dite fondamentale et d’autres avec fréquence multiple de la fondamentale appelées harmoniques ). En générale il est déconseillé de corriger sans aucun dispositif le facteur de puissance d’une ligne avec un contenu harmonique élevé. Cela parce que, même s’il est possible construire des condensateurs qui peuvent supporter des surcharges fortes, la correction du facteur de puissance effectuée seulement des condensateurs entraîne une augmentation du contenu harmonique, avec les effets négatifs mentionnés ci-dessus.

La meilleure solution pour éviter ce type de problème est le filtre désaccordé, qui s’obtient en plaçant en série avec les condensateurs des réactances qui, en déplaçant la fréquence de résonance parallèle du système au-dessous de la plus basse des harmoniques existant, sont en mesure de protéger les condensateurs en évitant au même temps les résonances dangereuses.

Condensateurs utilisés

Dans nos systèmes automatiques de correction du facteur de puissance nous utilisons seulement des condensateurs triphasés en polypropylène métallisé a gradient élevé imprégné de résine ( sans PCB ). La différence essentielle par rapport aux condensateurs en polypropylène standards est le mode avec lequel le film diélectrique est métallisé : dans condensateurs standard l’épaisseur de la couche métallique déposée sur la surface du film est constante, pour ceux a « gradient élevé » la couche métallique a une épaisseur modulé de manière appropriée.

La modulation de l’épaisseur de la métallisation permet d’améliorer sensiblement les performances des condensateurs ( et par conséquent des systèmes de correction de facteur de puissance dont ils sont le composant essentiel ) en termes de :

– augmentation de la puissance spécifique (kvar/dm3) avec une réduction conséquente de la taille des systèmes de correction du facteur de puissance ;

– améliorer la robustesse contre les surtensions continues et transitoires, pour une plus grande fiabilité dans les systèmes avec la présence de fluctuations de tension due au réseau ou manœuvres dans l’installation ;

– amélioration du comportement à un court-circuit interne.

Contrôleurs de puissance réactive

Le régulateur de puissance réactive est, avec le condensateur et la réactance ( filtre barrière ), la composante clé du système de compensation automatique.

Il est en fait l’élément « intelligent », chargé de la vérification du décalage de phase du courant absorbé par la charge, en fonction de ce qui commande l’insertion et la déconnexion des batteries de condensateurs en vue de maintenir le facteur de puissance du système au-delà de la limite définie par l’Autorité de l’énergie.

Les régulateur de puissance réactive RPC utilisés dans les systèmes automatiques de correction du facteur de puissance ORTEA sont conçus pour fournir le facteur de puissance désiré tout en minimisant le stress des batteries de condensateurs. Ils sont précises et fiables dans les mesures et contrôle et de consultation simple et intuitive.

La flexibilité des régulateurs permet de modifier tous les paramètres de la logique et de personnaliser son fonctionnement pour s’adapter aux caractéristiques réelles du système à corriger ( seuil facteur de puissance, la vitesse de l’insertion des batteries de condensateurs, le temps d’attente pour la reconnexion des batteries, la présence photovoltaïque, etc. ).

Les régulateurs utilisés par ORTEA offrent également une fonction importante pour le maintien et la gestion de la correction du facteur de puissance, visant à identifier et résoudre les problèmes qui pourraient conduire à des dommages et a entraîné une réduction de sa durée de vie utile.

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PFC SYSTÈMES AUTOMATIQUES DE CORRECTION DU FACTEUR DE PUISSANCE

PFC403

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PFC403
Product ID: 5761
Un = 450V
THDIR% ≤ 20%

PFC103
UeUnUmaxHzTHDIR%THDIC%
415V450V495V50≤ 20%≤ 70%
Ue : Tension nominale d’alimentation. Un : Tension nominale des condensateurs. Umax : Tension maximale admissible sur les condensateurs. THDIR% : Taux de distorsion harmonique en courant de l’installation. THDIC% : Taux de distorsion harmonique en courant admissible sur les condensateurs.
Caractéristiques standards
Tension nominale d’emploiUe = 415V
Fréquence nominal50Hz
Surcharge max In ( unité PFC )1.3xIn
Surcharge max In ( condensateurs )1.3xIn (continue)
Surcharge max Vn ( unité PFC )1.1xUe
Surcharge max Vn ( condensateurs )3xUn ( pour une minute )
Classe de température ( unité PFC )-5/+40°C
Classe de température ( condensateurs )-25/+55°C
Dispositifs de déchargeInstallés sur chaque batterie
InstallationPour intérieur
ServiceContinu
Connexions intérieursTriangle
Dispositifs d’insertionContacteurs ( type AC6b )
Finition de surface intérieureZinc passivée
Normes de référence ( cabinet )IEC 61439-1/2 IEC61921
Normes de référence ( condensateurs )IEC 60831-1/2
Caractéristiques principales
Ces systèmes de correction du facteur de puissance sont particulièrement indiqués pour les installations où la distorsion harmonique en courant, sans les condensateurs insérés, est supérieur/égale à 20%. L'utilisation de condensateurs en film de polypropylène métallisé à gradient élevé assure des hautes performances, une résistance élevée à des fortes surcharges de tension, pertes faibles et dimensions réduites.
Généralités
  • Armoire métallique zinc-passivée ( peint en RAL 7035 ).
  • Transformateur pour la séparation du circuit de puissance et celui des auxiliaires ( 230V ).
  • Interrupteur en charge avec verrouillage de porte.
  • Contacteurs pour les charges capacitives avec résistances d'insertion pour la limitation du pic de courant dû à l'insertion des condensateurs.
  • Câbles ignifuges selon la norme IEC 50267-2-1.
  • Régulateur à microprocesseur.
  • Condensateurs triphasés d'auto-guérison en polypropylène métallisé à gradient élevé avec tension nominale Un = 450V.
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PFC SYSTÈMES AUTOMATIQUES DE CORRECTION DU FACTEUR DE PUISSANCE

PFC503

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PFC503
Product ID: 1353
Un = 525V
THDIR% ≤ 27%

PFC503
UeUnUmaxHzTHDIR%THDIC%
415V525V577V50≤ 27%≤ 85%
Ue : Tension nominale d’alimentation. Un : Tension nominale des condensateurs. Umax : Tension maximale admissible sur les condensateurs. THDIR% : Taux de distorsion harmonique en courant de l’installation. THDIC% : Taux de distorsion harmonique en courant admissible sur les condensateurs.
Caractéristiques standards
Tension nominale d’emploiUe = 415V
Fréquence nominal50Hz
Surcharge max In ( unité PFC )1.3xIn
Surcharge max In ( condensateurs )1.3xIn (continue)
Surcharge max Vn ( unité PFC )1.1xUe
Surcharge max Vn ( condensateurs )3xUn ( pour une minute )
Classe de température ( unité PFC )-5/+40°C
Classe de température ( condensateurs )-25/+55°C
Dispositifs de déchargeInstallés sur chaque batterie
InstallationPour intérieur
ServiceContinu
Connexions intérieursTriangle
Dispositifs d’insertionContacteurs ( type AC6b )
Finition de surface intérieureZinc passivée
Normes de référence ( cabinet )IEC 61439-1/2 IEC61921
Normes de référence ( condensateurs )IEC 60831-1/2
Caractéristiques principales
Ces systèmes de correction du facteur de puissance sont particulièrement indiqués pour les installations où la distorsion harmonique en courant, sans les condensateurs insérés, est supérieur/égale à 27%. L'utilisation de condensateurs en film de polypropylène métallisé à gradient élevé assure des hautes performances, une résistance élevée à des fortes surcharges de tension, pertes faibles et dimensions réduites.
Généralités
  • Armoire métallique zinc-passivée ( peint en RAL 7035 ).
  • Transformateur pour la séparation du circuit de puissance et celui des auxiliaires ( 230V ).
  • Interrupteur en charge avec verrouillage de porte.
  • Contacteurs pour les charges capacitives avec résistances d'insertion pour la limitation du pic de courant dû à l'insertion des condensateurs.
  • Câbles ignifuges selon la norme IEC 50267-2-1.
  • Régulateur à microprocesseur.
  • Condensateurs triphasés d'auto-guérison en polypropylène métallisé à gradient élevé avec tension nominale Un = 525V.
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PFC SYSTÈMES AUTOMATIQUES DE CORRECTION DU FACTEUR DE PUISSANCE

PHF203

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PHF203
Product ID: 1343
Un = 525V
THDIR% ≤ 27%

PHF203
UeHzTHDIR%THDVR%I(250Hz)%Réacteur d’arrêt (180Hz - N=3,6 - P=7,7%)
415V50>27%≤ 6%≤ 25%100% de charge non-linéaire insérée
Ue : Tension nominale d’alimentation. THDIR% : Taux de distorsion harmonique en courant de l’installation. THDIVr% : Taux de distorsion harmonique en tension de l’installation. I(250Hz)% : Courant de 5ème harmonique en pourcentage.
Caractéristiques standards
Tension nominale d’emploiUe = 415V
Fréquence nominal50Hz
Surcharge max In ( unité PFC )1.3xIn
Surcharge max In ( condensateurs )1.3xIn (continue)
Surcharge max Vn ( unité PFC )1.1xUe
Surcharge max Vn ( condensateurs )3xUn ( pour une minute )
Classe de température ( unité PFC )-5/+40°C
Classe de température ( condensateurs )-25/+55°C
Dispositifs de déchargeInstallés sur chaque batterie
InstallationPour intérieur
ServiceContinu
Connexions intérieursTriangle
Dispositifs d’insertionContacteurs
Finition de surface intérieureZinc passivée
Normes de référence ( cabinet )IEC 61439-1/2 IEC61921 IEC61642
Normes de référence ( condensateurs )IEC 60831-1/2
Caractéristiques principales
Ces systèmes de correction du facteur de puissance sont particulièrement indiqués pour les installations où la distorsion harmonique en courant, sans les condensateurs insérés, est supérieur à 27%. L'utilisation de condensateurs en film de polypropylène métallisé à gradient élevé assure des hautes performances, une résistance élevée à des fortes surcharges de tension, pertes faibles et dimensions réduites.
  • Armoire métallique zinc-passivée ( peint en RAL 7035 ).
  • Transformateur pour la séparation du circuit de puissance et celui des auxiliaires ( 230V ).
  • Interrupteur en charge avec verrouillage de porte.
  • Contacteurs.
  • Câbles ignifuges selon la norme IEC 50267-2-1.
  • Régulateur à microprocesseur équipé module de protection d'harmoniques.
  • Condensateurs triphasés d'auto-guérison en polypropylène métallisé à gradient élevé avec tension nominale Un = 525V.
  • Reacteur d'arret triphasé avec fréquence d'accord de 180Hz.
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PFC SYSTÈMES AUTOMATIQUES DE CORRECTION DU FACTEUR DE PUISSANCE

PHF303

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PHF303
Product ID: 5762
Un = 525V
THDIR% >27%

PHF203
UeHzTHDIR%THDVR%I(250Hz)%Réacteur d’arrêt (135Hz - N=2,7 - P=13,7%)
415V50>27%≤ 6%>25%100% de charge non-linéaire insérée
Ue : Tension nominale d’alimentation. THDIR% : Taux de distorsion harmonique en courant de l’installation. THDIVr% : Taux de distorsion harmonique en tension de l’installation. I(250Hz)% : Courant de 5ème harmonique en pourcentage.
Caractéristiques standards
Tension nominale d’emploiUe = 415V
Fréquence nominal50Hz
Surcharge max In ( unité PFC )1.3xIn
Surcharge max In ( condensateurs )1.3xIn (continue)
Surcharge max Vn ( unité PFC )1.1xUe
Surcharge max Vn ( condensateurs )3xUn ( pour une minute )
Classe de température ( unité PFC )-5/+40°C
Classe de température ( condensateurs )-25/+55°C
Dispositifs de déchargeInstallés sur chaque batterie
InstallationPour intérieur
ServiceContinu
Connexions intérieursTriangle
Dispositifs d’insertionContacteurs
Finition de surface intérieureZinc passivée
Normes de référence ( cabinet )IEC 61439-1/2 IEC61921 IEC61642
Normes de référence ( condensateurs )IEC 60831-1/2
Caractéristiques principales
Ces systèmes de correction du facteur de puissance sont particulièrement indiqués pour les installations où la distorsion harmonique en courant, sans les condensateurs insérés, est supérieur à 27%. L'utilisation de condensateurs en film de polypropylène métallisé à gradient élevé assure des hautes performances, une résistance élevée à des fortes surcharges de tension, pertes faibles et dimensions réduites.
  • Armoire métallique zinc-passivée ( peint en RAL 7035 ).
  • Transformateur pour la séparation du circuit de puissance et celui des auxiliaires ( 230V ).
  • Interrupteur en charge avec verrouillage de porte.
  • Contacteurs.
  • Câbles ignifuges selon la norme IEC 50267-2-1.
  • Régulateur à microprocesseur équipé module de protection d'harmoniques.
  • Condensateurs triphasés d'auto-guérison en polypropylène métallisé à gradient élevé avec tension nominale Un = 525V.
  • Reacteur d'arret triphasé avec fréquence d'accord de 135Hz.
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PFC SYSTÈMES AUTOMATIQUES DE CORRECTION DU FACTEUR DE PUISSANCE

PHS203

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: PHS203
Product ID: 5763
Un = 525V
THDIR% >27%

PHF203
UeHzTHDIR%THDVR%I(250Hz)%Réacteur d’arrêt (180Hz - N=3,6 - P=7,7%)
415V50>27%≤ 6%≤ 25%100% de charge non-linéaire insérée
Ue : Tension nominale d’alimentation. THDIR% : Taux de distorsion harmonique en courant de l’installation. THDIVr% : Taux de distorsion harmonique en tension de l’installation. I(250Hz)% : Courant de 5ème harmonique en pourcentage.
Caractéristiques standards
Tension nominale d’emploiUe = 415V
Fréquence nominal50Hz
Surcharge max In ( unité PFC )1.3xIn
Surcharge max In ( condensateurs )1.3xIn (continue)
Surcharge max Vn ( unité PFC )1.1xUe
Surcharge max Vn ( condensateurs )3xUn ( pour une minute )
Classe de température ( unité PFC )-5/+40°C
Classe de température ( condensateurs )-25/+55°C
Dispositifs de déchargeInstallés sur chaque batterie
InstallationPour intérieur
ServiceContinu
Connexions intérieursTriangle
Dispositifs d’insertionContacteurs statiques
Finition de surface intérieureZinc passivée
Normes de référence ( cabinet )IEC 61439-1/2 IEC61921 IEC61642
Normes de référence ( condensateurs )IEC 60831-1/2
Caractéristiques principales
Les systèmes de correction automatique du facteur de puissance particulièrement appropriés pour des systèmes avec des temps de cycle très rapides ( de 150 ms à 1 s ) et où la distorsion harmonique sans condensateurs électriques, installés, est supérieure à 27%. L'utilisation de condensateurs en film de polypropylène métallisé à gradient élevé assure des hautes performances, une résistance élevée à des fortes surcharges de tension, pertes faibles et dimensions réduites.
  • Armoire métallique zinc-passivée ( peint en RAL 7035 ).
  • Transformateur pour la séparation du circuit de puissance et celui des auxiliaires ( 230V ).
  • Interrupteur en charge avec verrouillage de porte.
  • Contacteurs statiques.
  • Câbles ignifuges selon la norme IEC 50267-2-1.
  • Régulateur à microprocesseur équipé module de protection d'harmoniques.
  • Condensateurs triphasés d'auto-guérison en polypropylène métallisé à gradient élevé avec tension nominale Un = 525V.
  • Reacteur d'arret triphasé avec fréquence d'accord de 180Hz.
  • Le temps insertion/désinsertion de toute la puissance réactive disponible: environ 60 millisecondes.
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PFC SYSTÈMES AUTOMATIQUES DE CORRECTION DU FACTEUR DE PUISSANCE

Modules

Ortea
Manufactured by: Ortea
Model: Modules
Product ID: 5764


cassetti

Conçu pour répondre aux mesures les plus courantes de panneaux de contrôle, le système de tiroir Ortea est la solution idéale pour les OEM et les fabricants de tableaux électriques, en plus ils sont :

  • Compact.
  • Disponible à la fois avec et sans filtre barrière.
  • Puissance de 9,4 kvar à 150 kvar dans un seul tiroir.
  • "Bus bar" capable de supporter jusqu'à 400kvar.
  • Facile à assembler ( barres de connexion fusibles NH incorporés dans le support du tiroir ).

Les modules Ortea sont équipés de condensateurs auto-cicatrisants triphasés métallisés en polypropylène s avec haut gradient qui offrent des performances élevées avec pertes faibles et de petites dimensions.

Ils sont faciles à adapter à l'intérieur des armoires grâce aux supports réglables et coulissants.

En outre, grâce aux supports extensibles, les modules 480 mm de large peuvent être montés dans l'armoire de 800 mm, ce qui permet une combinaison très souple en dimensions et puissance réactive totale.

Le système de jeu de barres peut supporter une puissance réactive maximale de 400 kvar à 415V et 50Hz. A tout moment vous pouvez ajouter des modules.

Chaque composante et commande auxiliaire est fourni câblée à la boîte à bornes est installé sur le tiroir.

Caractéristiques standards

Chaque module est fourni avec :

  • Contacteurs pour condensateurs.
  • Câbles ignifuges, conforme aux normes EN 50267-2-1.
  • Base porte fusibles unipolaire Type NH00.
  • Fusibles de puissance NH00-gG.
  • Condensateurs Triphasés auto-cicatrisants en polypropylène métallisé avec haut gradient.
  • Système de connexion triphasée via des barres de cuivre étamé.
  • Résistances de décharge.
  • Réacteurs triphasé de barrage ( H203 seulement ) avec la fréquence d'accordement à 180Hz. Toutes les composantes sont conformes aux exigences réglementaire en matière de sécurité.

Accessoires standard (fournis avec chaque module)

  • Supports latéraux télescopique, appropriés pour des armoires avec profondeur 600-400 mm.
  • Les barres de connexion en cuivre étamé complètes avec des boulons.
  • Protection en plexiglas IP20.
  • Supports d'adaptation pour l'installation dans les différentes armoires de largeur ( de 800-1000mm ).

Les modules modèles P403 ont les mêmes caractéristiques techniques relatives aux systèmes de correction du facteur puissance automatique PFC403. La même chose est valable pour les modèles P503 ( PFC503 ), H203 ( PHF203 ), H303 ( PHF303 ) et HS203 ( PHS203 ).

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