Soutenance mémoire
L’énergie électrique est délivrée sous forme de tension constituant un système sinusoïdal triphasé. Les paramètres caractérisant ce système sont : la fréquence, l’amplitude des trois tensions, la forme d’onde qui doit être la plus proche d’une sinusoïde et la symétrie du système triphasé caractérisée par l’égalité des modules des trois tensions et de leurs déphasages relatifs. Dans ces conditions, la qualité de l’énergie fournie aux utilisateurs dépend de celle de la tension au point de livraison. Or, la qualité de la tension peut être affectée soit du fait de certains incidents inhérents à la nature physique et aux suggestions d’exploitation du réseau, ou bien du fait du fonctionnement de certains récepteurs particuliers. Ces défauts de la qualité de la tension se manifestent sous forme de différentes perturbations relatifs aux quatre paramètres précédemment définis.
Aujourd’hui, la situation au niveau des réseaux alternatifs est devenue très préoccupante. La nécessité de réaliser la qualité de l’énergie électrique dans les installations industrielles, commerciales…etc se trouve confrontée aux problèmes posés par l’introduction ou l’avènement progressif des nouvelles charges à caractéristiques Volts – Ampères complexes. En effet, outre les perturbations telles que les coupures, les creux et les pointes provoqués par la commutation, , il existe aussi des causes extrinsèques telles les phénomènes atmosphériques et internes spécifiques à chaque site, dues à une utilisation conjuguée de charges linéaires et non linéaires. Un déclenchement intempestif des dispositifs de protection, des surcharges harmoniques, des niveaux élevés de distorsion des tensions et des courants, l’augmentation de la température dans les conducteurs et les générateurs sont autant de facteurs contribuants à détériorer la qualité et la fiabilité d’un réseau électrique.
On a donc quatre possibilités distinctes de perturbations et leurs combinaisons éventuelles :
Fluctuation de la fréquence à 50 Hz : elles sont rares et ne sont observées que lors de circonstances exceptionnelles, par exemple certains défauts graves du réseau, au niveau de la production ou du transport, le plus souvent lors du fonctionnement sur groupe de secours ( découplé du réseau général ) .
Variations de l’amplitude : il ne s’agit pas des variations lentes de tension, mais des variations rapides ou de creux de tension, ces derniers se présentent sous forme d’à-coups brusques, soit isolés soit plus ou moins répétitifs de forme régulière ( créneaux par exemple ) ou non.
Modification de la forme d’onde de la tension : cette onde n’est alors plus sinusoïdale, et peut être considérée comme représentable par une onde fondamentale à 50 Hz, associée soit à des harmoniques de fréquence ( h.50 Hz), soit même parfois à des ondes de fréquence quelconque.
Dissymétrie du système triphasé :
On peut en plus mentionner un type particulier de perturbations difficile à classer puisqu’il concerne tout à la fois : l’amplitude et la forme d’onde, ceux-ci sont constitués par les variations transitoires d’amplitude dont la durée est inférieure à 10 ms.
Classification et origine des perturbations
Les causes des perturbations peuvent être classées en deux groupes :
Les phénomènes aléatoires
Les phénomènes aléatoires sont à caractère accidentel, on peut citer la foudre ou les défauts prenant naissance soit dans les éléments du réseau ( lignes, câbles, transformateurs, etc…) soit dans l’installation des utilisateurs. Les perturbations engendrées sont :
Les creux de tension et les coupures brèves :
Résultant principalement de défauts fugitifs dans les réseaux qui provoquent le fonctionnement des protections et des automatismes de reprise de service ( réenclencheurs automatiques ).
Les coupures de longue durée (supérieurs à 1 minute ) :
Résultant de défauts permanents dans les réseaux et nécessitant une intervention humaine.
Les surtensions transitoires :
Soit d’origine atmosphérique, soit plus fréquemment mais avec des amplitudes moins importantes dues à la commutation d’équipements électriques.
Les phénomènes permanents ou semi permanents
Existant pendant des durées bien déterminées, ils sont engendrés par certains appareils installés principalement chez les utilisateurs de l’énergie électrique. Selon le cas, ces appareils prélèvent des courants dissymétriques sur les trois phases, ou absorbent des courants dont l’amplitude varie brusquement d’une manière bien importante ou bien dont la forme d’onde est très différente d’une sinusoïde. Les perturbations qui en résultent consistent en des :
Variations lentes de tension
résultant de variation de la charge sur les réseaux ; elles sont corrigées par l’action des régleurs en charge équipant certains transformateurs.
A coups de tension
Résultant de la commutation de charges importantes ( ex : démarrage de gros moteurs ).
Effet des perturbations
Les effets instantanés se matérialisent sous des formes multiples, on peut citer : Pour les creux de tension et les coupures brèves : manœuvres intempestives de contacteurs et de relais, défauts de commutation des onduleurs, défauts de fonctionnement de systèmes électriques analogiques ou numériques, erreurs d’exécution de calculs informatiques….. etc [1] [3]. Pour les surtensions : claquage des isolants, claquage des semi conducteurs utilisés dans les convertisseurs statiques. [3] Pour les harmoniques : manœuvres intempestives de systèmes à base d’électronique pouvant être dues au décalage du passage par zéro ou de la crête de l’onde résultant de tension, claquage dues à des surtensions à la valeur de crête. [4] Pour les déséquilibres : dégradation des performances des machines électriques, un vieillissement accéléré des isolants, la production de courants de ligne ayant des fréquences non caractéristiques.
Solutions pour améliorer la qualité de l’énergie électrique
Une dégradation de la qualité peut conduire à une modification du comportement et des performances ou même la destruction des équipements avec les conséquences envisageables sur la sécurité des personnes et des surcoûts économiques. Pour remédier à tout cela, des solutions mises en œuvre pour :
– Corriger le fonctionnement des installations.
– Agir de façon préventive en vue de raccordement de charges polluantes.
– Mettre en conformité l’installation par rapport aux normes et aux recommandations du distributeur d’énergie.
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : Evaluation bibliographique des différents aspects de la qualité de l’énergie électrique
Introduction
I-1-/ Classification et origine des perturbations
I-1-1-/ Phénomènes aléatoires
I-1-1-1-/ Les creux de tension et coupures brèves
I-1-1-2-/ Les coupures de longues durées
I-1-1-3-/ Les surtensions transitoires
I-1-2-/ Phénomène permanents ou semi permanents
I-1-2-1-/ Variations lentes de la tension
I-1-2-2-/ A coups de la tension
I-1-2-3-/ Fluctuations rapides de la tension
I-1-2-4-/ Les harmoniques
I-1-2-5-/ Déséquilibres de la tension
I-2-/ Effet des perturbations
I-3-/ Solutions pour améliorer la qualité de l’énergie électrique
I-3-1-/ Dépollution des tensions perturbatrices
I-3-1-1-/ Filtres actifs
I-3-1-2-/ Filtres passifs
Conclusion
Chapitre II : description des moyens de compensation de puissance réactive
Introduction
II-1-/ Compensateurs parallèles
II-1-1-/ Compensateurs parallèles à base de thyristors
II-1-1-1-/ Condensateur commandé par thyristors (CCT)
II-1-1-2-/ Inductance commandée par thyristors (LCT)
II-1-1-3-/ Compensateur statique SVC (Ctatic Var Compensator)
II-1-1-4-/ Le TCBR (thyristor control breaking resistor)
II-1-2-/ Compensateurs parallèles à base de GTO thyristors
II-2-/ Compensateurs séries
II-2-1-/ Compensateurs séries contrôlés par thyristors
II-2-1-1-/ Le TCSC (thyristor control series capacitor)
II-2-1-2-/ Le TSSC ( Thyristor Switched Series Capacitor )
II-2.1.3-/ Le TCSR ( Thyristor Controlled Series Reactor )
II-2.1.4-/ Le TSSR ( Thyristor Switched Series Reactor )
II-2.2-/ Compensateur série à base de GTO Thyristors
II-2.2.1-/ Le SSSC ( Static Synchronous Series Compensator )
II-3-/ Compensateurs hybrides série – parallèle
II-3.1-/ Compensateurs commandés par thyristors
II-3.1.1-/ Transformateur déphaseur à thyristor
II-3.2-/ Compensateurs hybrides à base de GTO Thyristors
II-3-2-1-/ IPFC (Interline Power Flow Controller)
II-3.2.2-/ L’UPFC ( Unified Power Flow Controller )
Conclusion
Chapitre III-/ Traitement analytique du comportement de la ligne en absence de la compensation
III-1-/ Description du réseau
III-2-/ Détermination des paramètres secondaires
III-2-1/ Puissance caractéristique (Naturelle)
III-3-/ Expression en unités relatives des différentes grandeurs
III-3-1-/La tension
III-3-2-/ Puissances
III-4-/ Traitement analytique du comportement de la ligne
III-4-1-/ Etude et analyse des régimes de la ligne
III-4-1-1-/ Pertes de tension
III-4-1-2-/ Régime de puissance réactive coté charge
III-4-1-3-/ Analyse de la distribution de la puissance
III-4-1-4-/ Régime de puissance limite maximale
Conclusion
Chapitre IV-/ Traitement analytique du comportement de la ligne en présence de la compensation
Introduction
IV-1-/ Description du réseau en tenant compte de la compensation série
IV-2-/ Modélisation de la ligne
IV-3-/ Analyse et conclusion
Conclusion générale
