Pourquoi votre installation a besoin de solutions de distribution atténuant les harmoniques
Les installations électriques d’aujourd’hui ont peu de points communs avec celles d’il y a quelques décennies. L’augmentation des variateurs de fréquence, de l’éclairage LED, des onduleurs (UPS), des chargeurs de batteries et d’autres équipements électroniques de puissance a profondément modifié le profil de charge électrique. Bien que ces dispositifs offrent des avantages en termes d’efficacité et de contrôle, ils injectent également des courants harmoniques dans le réseau de distribution, déformant les formes d’onde de tension, provoquant une surchauffe des équipements et réduisant la fiabilité globale du système. Les harmoniques constituent désormais un enjeu préoccupant et un problème opérationnel quotidien pour les gestionnaires d’installations et les ingénieurs des usines. Des solutions de distribution atténuant les harmoniques, fondées sur des technologies innovantes de transformateurs, permettent de limiter les effets néfastes sur les équipements, de minimiser les pertes et de préserver la qualité de l’énergie. Jiangsu Ryan Electric fournit ces solutions à des usines dans plus de 80 pays, garantissant ainsi le fonctionnement optimal des charges modernes sans compromettre l’intégrité des réseaux de distribution.
Les harmoniques engendrent des coûts qui s’accumulent dans tous les domaines des opérations de l’installation et ont tendance à se manifester trop tard. L’effet à court terme est thermique : les courants harmoniques s’ajoutent aux courants totaux, sans contribuer au travail utile, ce qui entraîne une élévation de la température dans les transformateurs, les câbles et les appareillages de commutation. Dans le cas des transformateurs, cela se traduit par un vieillissement accéléré de l’isolation, chaque augmentation de température de 6 °C à 10 °C réduisant de moitié la durée de vie résiduelle. Pour les câbles, cela implique une capacité de courant réduite ainsi qu’un risque de détérioration de l’isolation. Pour les moteurs, cela implique un échauffement supplémentaire et des pulsations de couple qui exercent une pression sur les systèmes mécaniques.
En plus des effets thermiques, les harmoniques provoquent des déclenchements intempestifs des dispositifs de protection, perturbent les équipements électroniques sensibles et réduisent le facteur de puissance, ce qui entraîne des pénalités de la part des fournisseurs d’énergie. Le coût financier s’accumule sous forme d’énergie perdue sous forme de chaleur, d’équipements remplacés prématurément, d’arrêts de production dus à des pannes imprévues et de factures mensuelles d’électricité plus élevées en raison d’un mauvais facteur de puissance. Les solutions d’amortissement des harmoniques de Ryan Electric traitent ces coûts à la source afin de minimiser la distorsion harmonique totale (THD) et de protéger les actifs de l’installation contre les dommages non évidents causés par les harmoniques.
Le transformateur à distribution normale est utilisé avec des courants sinusoïdaux et des charges linéaires. Lorsqu’il est soumis aux courants riches en harmoniques des installations modernes, il subit des pertes élevées par courants de Foucault dans les enroulements, un échauffement par flux de fuite des composants structurels et une surchauffe des conducteurs neutres dans les systèmes triphasés. La solution consiste en des transformateurs spécialement conçus pour les harmoniques.
Les transformateurs fabriqués par Ryan Electric sont classés selon le facteur K afin de pouvoir supporter des charges non linéaires. Pour prendre en charge à la fois les courants harmoniques triplés et le blindage électrostatique, nos conceptions utilisent des conducteurs neutres plus gros que ceux employés pour des courants alternatifs de fréquence similaire, ainsi que des configurations d’enroulements optimisées afin de réduire les pertes par courants de Foucault aux fréquences harmoniques. Les noyaux et les enroulements sont conçus avec une capacité de refroidissement accrue, ce qui permet de maintenir la température des points chauds dans des limites acceptables, même lorsque la charge devient très contraignante. Les transformateurs à facteur K sont classés selon leur capacité à fournir la puissance nominale sous charge non linéaire sans élévation excessive de température : K-4 pour des harmoniques modérées, K-13 pour des harmoniques importantes et K-20 pour le cas le plus sévère. Ces transformateurs spéciaux permettent un fonctionnement de haute qualité que les unités standard ne peuvent pas assurer, en raison de leur forte concentration d’onduleurs à fréquence variable (VFD), de systèmes onduleurs (UPS) ou de charges de centres de données.
Alors que les transformateurs de facteur K résistent aux harmoniques, les transformateurs à décalage de phase les éliminent activement. Ces transformateurs génèrent des harmoniques privilégiées qui sont annulées magnétiquement avant de se propager dans le réseau de distribution, grâce à l’ajout de différences de phase contrôlées entre plusieurs enroulements secondaires.
Transformateurs multi-impulsions chez Ryan Electric. Ryan Electric propose, comme fondement de la réduction passive des harmoniques sur les charges importantes au niveau des redresseurs, le transformateur multi-impulsions, disponible en versions 12 impulsions, 18 impulsions, 24 impulsions et plus. Deux redresseurs à six impulsions alimentés par des secondaires du transformateur déphasés de 30 degrés permettent d’éliminer les harmoniques 5e et 7e. Dans les systèmes à 18 et à 24 impulsions, d’autres harmoniques sont rejetées, laissant un courant primaire quasi sinusoïdal. Dans les grandes installations à variateurs de fréquence, les alimentations continues ainsi que les charges électrolytiques, ces transformateurs agissent comme des filtres harmoniques pour le courant continu, conférant au système une efficacité globale élevée. Nos conceptions à déphasage sont adaptées au contenu harmonique d’une application spécifique et assurent une annulation maximale ainsi qu’une distorsion résiduelle minimale. Soutenues par nos solutions complètes d’essais — notamment les essais de performance harmonique réalisés dans nos laboratoires certifiés CNAS —, les solutions à déphasage de Ryan Electric transforment les générateurs d’harmoniques en charges compatibles avec le réseau.
La gestion harmonique ne se limite pas aux seuls transformateurs, mais s’étend à l’ensemble du système de distribution. Les solutions d’atténuation des harmoniques proposées par Ryan Electric intègrent des dispositifs intégrés qui combinent plusieurs solutions d’atténuation afin d’assurer une amélioration globale de la qualité de puissance.
Des transformateurs à facteur K, équipés de filtres passifs, peuvent être installés dans nos postes de transformation unitaires et sont accordés aux fréquences harmoniques de l’installation. Pour soutenir les applications nécessitant à la fois une réduction des harmoniques et une régulation de la tension, nous proposons des conceptions combinant un transformateur à déphasage et un commutateur sous charge. Dans le cas des installations d’énergies renouvelables et de stockage d’énergie, nos transformateurs intègrent des fonctionnalités supplémentaires destinées à atténuer les particularités harmoniques des onduleurs et des chargeurs de batteries. Chaque solution est personnalisée afin de permettre une intégration aisée avec les appareillages de coupure en aval, les dispositifs de protection en amont et les systèmes de surveillance de l’installation, offrant ainsi une solution complète de gestion de la qualité de l’énergie.
La valeur ne se limite pas à la protection des équipements, mais englobe également des avantages opérationnels et financiers. Un facteur de puissance élevé éliminera ou atténuera les pénalités imposées par les fournisseurs d’électricité. Moins de courants harmoniques laissent davantage de marge sur le réseau de distribution pour y ajouter de nouvelles charges. Des températures de fonctionnement réduites augmentent la durée de vie des équipements et diminuent les besoins en maintenance. Une alimentation électrique « verte » améliore la stabilité des procédés et réduit au minimum les problèmes de qualité dans les procédés de fabrication délicats. Pour les gestionnaires d’installations confrontés aux défis posés par les charges modernes, les solutions de distribution amortissant les harmoniques de Ryan Electric offrent une alimentation fiable, efficace et de haute qualité, éprouvées dans plus de 50 pays et utilisées par des clients allant des centres de données Microsoft aux installations industrielles du monde entier.
EN
