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L'installation d'un filtre actif d'harmoniques (AHF) ou d'un générateur statique de var (SVG) ne se résume pas au simple choix du courant ou de la puissance réactive (kVAr) nominale. Dans les usines, les centres de données, les bâtiments commerciaux et les projets d'infrastructure dotés de plusieurs transformateurs ou sections de barres omnibus, l'emplacement de l'équipement peut directement affecter les performances de compensation.
Faut-il installer un grand AHF ou SVG sur le jeu de barres basse tension principal, ou placer plusieurs unités plus petites à proximité des charges individuelles ? La réponse correcte dépend de la topologie électrique, de la répartition des charges et des objectifs du projet.
Un AHF mesure le courant harmonique et injecte un courant égal en phase opposée pour réduire la distorsion harmonique. Il est principalement utilisé pour les charges non linéaires telles que les variateurs de fréquence, les systèmes ASI, les redresseurs, les machines à souder et les alimentations à découpage.
Un SVG fournit ou absorbe dynamiquement du courant réactif pour améliorer le facteur de puissance et compenser les charges inductives ou capacitives. Les deux dispositifs sont connectés en parallèle avec le système électrique et s'appuient sur les signaux des transformateurs de courant pour un contrôle en temps réel.
Pour l'un ou l'autre produit, le point de mesure doit représenter correctement les charges nécessitant une compensation. Un produit adapté installé au mauvais endroit peut fournir des résultats limités ou fonctionner de manière incorrecte.
La compensation centralisée consiste à installer un AHF ou un SVG au niveau du tableau électrique principal, normalement à proximité de l'arrivée du transformateur ou du point de couplage commun.
Cette disposition peut être efficace lorsque la plupart des charges problématiques sont connectées au même jeu de barres et que la topologie électrique reste stable. Un système centralisé peut surveiller la charge totale, améliorer le facteur de puissance global et réduire le courant harmonique circulant vers le transformateur et le réseau public.
L'installation centralisée réduit également le nombre de panneaux de compensation, d'interfaces de communication et de points de maintenance. Elle est souvent adaptée lorsque l'objectif du projet est de répondre à une exigence de qualité de l'énergie au niveau de l'arrivée principale.
Cependant, le courant harmonique circulera toujours à travers les câbles et les panneaux de distribution en aval avant d'atteindre l'AHF central. Si une ligne de production particulière génère des harmoniques sévères, ces composants en aval peuvent continuer à subir un échauffement supplémentaire et des contraintes électriques.
La compensation distribuée place des unités AHF ou SVG plus petites à proximité des principales sources de perturbations. Par exemple, un AHF peut être installé à côté d'un groupe de variateurs de fréquence haute puissance, tandis qu'un SVG peut servir une charge de moteur ou de soudage changeant rapidement.
Cette approche empêche le courant harmonique ou réactif de circuler à travers une plus grande partie du réseau de distribution. Elle permet également de dimensionner chaque système en fonction des caractéristiques réelles de sa charge locale.
La compensation distribuée est particulièrement utile lorsque les charges sont séparées dans différents ateliers, étages ou zones de transformateurs. Si une section est arrêtée, l'équipement de compensation des autres sections peut continuer à fonctionner indépendamment.
Les principaux inconvénients sont le besoin d'espace d'installation supplémentaire, de dispositifs de protection additionnels et de multiples points de maintenance.
Une installation avec deux transformateurs et un coupleur de barres nécessite une analyse minutieuse. Lorsque le coupleur est ouvert, chaque transformateur et chaque section de barres fonctionne normalement comme un système électrique indépendant. Chaque section nécessite donc sa propre stratégie de mesure et de compensation.
Lorsque le coupleur est fermé, le chemin du courant peut changer. Un AHF ou un SVG ne doit pas recevoir de signaux de transformateurs de courant (TC) incomplets, dupliqués ou contradictoires. La position, la polarité, la séquence de phase des TC et la relation entre le TC et le point de connexion de compensation doivent toutes être vérifiées.
Les installations utilisant des inverseurs de source automatiques ou des configurations de barres changeant fréquemment peuvent également nécessiter un verrouillage de contrôle ou différents modes de fonctionnement. Chaque condition de commutation normale et d'urgence doit être examinée avant l'installation.
De nombreuses installations bénéficient d'une combinaison de compensation centralisée et distribuée. Un AHF de dérivation peut contrôler les harmoniques à proximité d'une charge non linéaire majeure, tandis qu'un SVG central gère le facteur de puissance global de l'installation. Cette approche combine une protection locale avec une amélioration de la qualité de l'énergie à l'échelle de l'usine.
Avant de choisir la disposition finale, les ingénieurs doivent examiner le schéma unifilaire, la logique de commutation, le spectre harmonique, le THDi, le THDv, le facteur de puissance, la puissance réactive, le déséquilibre de phase et le courant de fonctionnement maximal dans différentes conditions de production.
YT Electric fournit des solutions AHF et SVG modulaires pour les systèmes de qualité de l'énergie centralisés, distribués et hybrides. En analysant la topologie électrique réelle au lieu de se fier uniquement à la capacité du transformateur, une solution de compensation plus précise, fiable et évolutive peut être développée pour chaque projet.
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