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Les harmoniques constituent un ennemi insidieux contre lequel les systèmes actuels de distribution électrique sont constamment exposés. Générés par des charges non linéaires, telles que les variateurs de fréquence (VDF), les redresseurs, l’éclairage LED et les onduleurs (UPS), les courants et tensions harmoniques dégradent la nature sinusoïdale de l’alimentation électrique. Bien que leur impact sur transformateurs soit bien connu (échauffement excessif et pertes accrus), leur effet sur les équipements de commutation aval en moyenne tension (MT) et basse tension (BT) est tout aussi catastrophique. La suppression des harmoniques ne concerne pas uniquement la qualité de l’énergie, mais constitue une méthode essentielle pour préserver l’élément fondamental même de votre installation électrique : les équipements de commutation qui commandent et isolent l’alimentation.
La contrainte cachée sur les composants des équipements de commutation
L'appareillage de commutation est également conçu pour fonctionner à une fréquence et une tension spécifiques, généralement 50 ou 60 Hz. Les harmoniques génèrent des courants haute fréquence qui compromettent gravement l’intégrité mécanique et thermique des composants de l’appareillage de commutation. Les courants harmoniques peuvent affecter le déclenchement des dispositifs thermomagnétiques des disjoncteurs. Les courants de Foucault provoquent un échauffement supplémentaire des parties conductrices, des barres omnibus et des connexions induit aux fréquences harmoniques. Cela accélère le vieillissement de l’isolation et augmente la résistance des joints mécaniques. L’effet de peau peut entraîner un écoulement du courant le long des surfaces des conducteurs à des fréquences plus élevées, réduisant ainsi effectivement la capacité de courant des conducteurs et provoquant des points chauds. La conception des systèmes de transformateurs Ryan prend en compte la distorsion harmonique totale (THD) afin que l’appareillage de commutation et transformateurs puisse fonctionner comme un ensemble cohérent et ne soit pas exposé à des pannes imprévues entraînant des arrêts coûteux.
Comment les transformateurs deviennent la première ligne de défense
Transformateurs offrira toujours une certaine impédance aux harmoniques, et des conceptions spéciales sont nécessaires pour les réduire efficacement. Dans ce cas, on distingue le transformateur de distribution classique du transformateur réducteur d’harmoniques (ou transformateur de classe K). Les transformateurs classiques ne tiennent pas compte des pertes par courants de Foucault résultant des charges non linéaires ; ils surchauffent et voient leur durée de vie raccourcie prématurément.
Nous pouvons personnaliser nos transformateurs, en particulier notre ligne VPI (et même nos modèles secs à résine coulée), chez Ryan Electric, afin d’intégrer des caractéristiques de suppression des harmoniques. Nous réduisons la transmission des harmoniques de séquence zéro (y compris l’harmonique 3) entre le côté BT et le côté MT à l’aide de blindages électromagnétiques et de conceptions spécifiques du circuit magnétique. Cela empêche les courants harmoniques de pénétrer en amont, ce qui évite de soumettre les appareillages de commutation MT à des contraintes électriques inutiles. En outre, nos transformateurs, par conception, constituent une zone tampon lorsqu’ils sont connectés dans une sous-station unitaire, ce qui concentre la distorsion harmonique du côté charge et épargne les appareillages de commutation primaires d’une charge électrique superflue.
Déphasage : la clé de l’annulation dans les applications redresseur
Dans les grands systèmes redresseurs (par exemple, l’électrolyse, la raffinerie de métaux ou les grands centres de données), la forme la plus efficace de suppression des harmoniques est obtenue avant que celles-ci n’atteignent les appareillages de commutation. Les transformateurs à déphasage permettent précisément d’atteindre cet objectif.
Ryan Electric est spécialisé dans les redresseurs multipulsés (12 pulsations, 24 pulsations et 48 pulsations) transformateurs . Ce sont en effet les prédécesseurs des redresseurs, qui provoquent un déphasage entre les secondaires, de sorte que les harmoniques générées par les redresseurs (5e, 7e, etc.) s’annulent dans le transformateur lui-même. Le courant circulant du côté primaire et à travers l’appareillage haute tension est nettement plus propre. Cette suppression passive des harmoniques réduit le niveau du courant efficace (RMS) traversant les barres d’interconnexion et les disjoncteurs de l’appareillage, abaisse les températures de fonctionnement et prolonge la durée de vie de ces composants essentiels, sans nécessiter de filtres actifs coûteux.
Intégration système et conformité aux normes mondiales
La suppression des harmoniques nécessite une vision systémique du réseau électrique. Aucun transformateur n’existe dans le vide ; il doit être intégré à des appareillages de coupure ainsi qu’à des relais de mesure et de protection afin de former un réseau robuste. Les solutions proposées par Ryan Electric tiennent compte de cette intégration. Nos transformateurs de sous-station compacte et nos postes sources constituent une interface entre l’alimentation moyenne tension (MT) et la distribution basse tension (BT).
Nous garantissons que notre équipement répond à des normes internationales élevées, notamment la norme IEEE 519, qui fixe le niveau maximal de distorsion harmonique autorisé au point de couplage commun. Notre fabrication et nos essais de transformateurs, ainsi que de l’appareillage associé, permettent de protéger l’ensemble du système, et non pas uniquement le transformateur. Afin de nous assurer que notre équipement, une fois installé sur site, protège effectivement l’appareillage haute tension (HT) et basse tension (BT) contre les effets dévastateurs de la distorsion harmonique, nous évaluons ses performances sous charges harmoniques simulées dans nos laboratoires d’essai agréés CNAS, et nous garantissons ainsi sa fiabilité aux centres de données Microsoft ainsi qu’aux entreprises nationales de distribution d’électricité.
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