Pourquoi devrions-nous appliquer SVG et APF dans les piles de charge CC

Nous pouvons affirmer avec certitude que pour les bornes de recharge CC haute puissance dans les stations-service ou les aires de service, il est fortement recommandé, et dans de nombreux cas essentiel, d'installer un Générateur de variables statiques (SVG) ou un Filtre de puissance actif (APF) La solution idéale est souvent un dispositif hybride combinant les deux fonctions, comme un filtre actif-paramètres (APF) hybride ou un compensateur actif-réactif (ARC).

Il ne s'agit pas d'une « mise à niveau optionnelle », mais d'une mesure de sécurité fondamentale pour garantir le fonctionnement sûr, fiable et efficace de la borne de recharge. L'analyse suivante détaille les raisons, la nécessité, les solutions et les critères de sélection.

I. La cause profonde : comment les bornes de recharge CC « polluent » le réseau

Une pile de charge CC est essentiellement une pile à haute puissance charge redresseuse non linéaire Sa fonction principale est de convertir le courant alternatif (CA) du réseau en courant continu (CC) pour recharger les batteries des véhicules électriques. Ce processus de conversion CA/CC, principalement assuré par des circuits redresseurs IGBT, engendre deux problèmes majeurs de qualité de l'alimentation :

1. Courants harmoniques significatifs :

   • Les piles de charge tirent du réseau un courant non sinusoïdal et déformé, générant ainsi un courant riche harmoniques , en particulier les harmoniques caractéristiques comme le 5e, 7e, 11e et 13e .

   • Dangers : Les courants harmoniques provoquent une surchauffe des lignes, accélèrent le vieillissement de l'isolation des câbles et des transformateurs et peuvent entraîner une surcharge de la ligne neutre (due à la sommation des harmoniques triple-n), ce qui, dans les cas les plus graves, peut provoquer des incendies. De plus, les harmoniques interfèrent avec les équipements de contrôle sensibles des stations-service (par exemple, les systèmes de surveillance du niveau des réservoirs, les systèmes de paiement, les systèmes de surveillance), provoquant des erreurs de données ou des pannes système.

2. Demande de puissance réactive :

   • Les piles de charge absorbent également puissance réactive pendant le fonctionnement, ce qui entraîne un facteur de puissance plus faible.

   • Dangers : Le courant réactif consomme la capacité du transformateur, augmente les pertes en ligne et peut entraîner une hausse des coûts d'électricité (si la compagnie d'électricité impose des pénalités pour un faible facteur de puissance). Lorsque plusieurs bornes de recharge de forte puissance fonctionnent simultanément à grande vitesse, la surtension massive de puissance réactive peut provoquer une panne du réseau. fluctuations de tension et scintillement , ce qui entraîne des lumières vacillantes et un fonctionnement instable des autres équipements de la station-service.

II. Pourquoi les stations-service/aires de service sont-elles particulièrement vulnérables ?

1. Capacité du système relativement limitée : La capacité du transformateur de distribution d'une station-service ou d'une aire de service est généralement comprise entre quelques centaines de kVA et mille ou deux mille kVA. Un seul chargeur CC de 120 kW peut avoir un courant de crête de près de 200 A. Le démarrage simultané de plusieurs unités sollicite le réseau beaucoup plus fortement que celui d'un grand parc industriel ou d'un complexe commercial (qui disposent de transformateurs plus puissants et d'un réseau plus performant).

2. Exigences de sécurité extrêmement élevées : Les stations-service sont des environnements inflammables et explosifs. Toute panne d'équipement ou étincelle causée par un problème de qualité de l'alimentation (par exemple, surchauffe de ligne, instabilité de tension) présente un risque catastrophique potentiel. Assurer une alimentation électrique pure et stable est essentiel à la sécurité de l'exploitation.

3. Haute sensibilité aux fluctuations de tension : Les équipements tels que les systèmes de point de vente, les contrôleurs de pompes à carburant et les jauges de niveau sont très sensibles aux baisses de tension. Une chute de tension peut provoquer le blocage d'un distributeur de carburant ou une mesure inexacte, ce qui a un impact direct sur l'activité et l'expérience utilisateur.

4. Éviter les interférences croisées : Sans atténuation, les harmoniques et la puissance réactive générées par les chargeurs peuvent circuler sur le réseau et perturber d'autres équipements, comme les distributeurs de carburant, et inversement. L'atténuation garantit une « coexistence harmonieuse » entre tous les appareils.

III. Les rôles de SVG et d'APF et comment choisir

Conclusion : Pour les scénarios de bornes de recharge, les problèmes de puissance harmonique et réactive doivent généralement être pris en compte. Par conséquent, les meilleures options sont :

1. Installer des unités APF et SVG séparées pour une atténuation dédiée.

2. Solution préférée : installer un filtre de puissance actif hybride (Hybrid-APF) ou un dispositif complet de correction de la qualité de l'alimentation. Ces unités intégrées combinent les fonctionnalités APF et SVG, permettant compensation simultanée et indépendante des harmoniques et de la puissance réactive Ils offrent un meilleur rapport qualité-prix et un encombrement réduit, ce qui les rend idéaux pour l'espace compact d'une salle électrique de station-service.

IV. Recommandations relatives à la conception et à la mise en œuvre de la solution

1. Approche d’atténuation : Atténuation centralisée du côté basse tension du transformateur de distribution principal de la station est recommandé. La connexion de l'APF/SVG en parallèle au panneau de distribution principal fournit un environnement électrique propre et stable pour l'ensemble de la station-service (y compris les chargeurs et l'équipement de carburant d'origine), assurant ainsi une gouvernance mondiale.

2. Calcul de capacité :

   • Capacité de l'APF : Estimation basée sur le courant nominal total de tous les chargeurs et leur taux de distorsion de courant typique (THDi, généralement de 30 à 35 %). Formule : Courant nominal APF ≥ Courant total du chargeur × THDi × Facteur de sécurité (1,2-1,3) .

   • Capacité SVG : Calculé en fonction de la demande totale de puissance réactive des chargeurs. Cela nécessite souvent une mesure ou un calcul basé sur la puissance nominale et le facteur de puissance.

   • Recommandation: Effectuez une évaluation professionnelle de la qualité de l’énergie pour déterminer avec précision la capacité requise en fonction des données mesurées.

3. Critères clés de sélection des produits :

   • Vitesse de réponse : Doit être extrêmement rapide (< 5 ms) pour suivre les changements de charge rapides des piles de charge.

   • Indice de protection : L'installation en extérieur nécessite au moins IP54 ; l'installation en intérieur nécessite IP20 ou supérieur pour gérer les environnements poussiéreux et humides.

   • Certification et sécurité : Les produits doivent avoir les certifications pertinentes et être conformes aux codes d’installation électrique pour les zones potentiellement dangereuses.

   • Surveillance intelligente : Prend en charge de préférence la surveillance de la plate-forme cloud pour la visualisation à distance des données de qualité de l'énergie et de l'état de l'appareil, permettant un fonctionnement sans surveillance.

Résumé

Pour les projets de bornes de recharge CC dans les stations-service/aires de service, l'installation d'équipements d'atténuation de la qualité de l'énergie (APF/SVG) n'est pas une question de « si », mais plutôt de « comment sélectionner et installer ».

Il s’agit d’un investissement crucial dont les retours se réalisent grâce à :

• Sécurité: Élimination des risques d'incendie, protection des personnes et des biens.

• Fiabilité: Assure un fonctionnement stable de tous les équipements des bornes de recharge et des stations-service, évitant ainsi les pertes dues aux temps d'arrêt.

• Économie: Permet d'économiser sur les coûts d'électricité supplémentaires causés par les harmoniques et la puissance réactive, d'éviter les pénalités des services publics et de prolonger la durée de vie de l'équipement.

• Conformité: Répond aux exigences obligatoires du réseau national en matière de qualité de l'énergie (harmoniques, facteur de puissance).

Le coût et l’espace nécessaires à l’atténuation de la qualité de l’énergie doivent être intégrés dans la conception globale dès la phase initiale de planification du projet, créant ainsi un point de ravitaillement en énergie verte sûr, efficace et fiable.