Rapport de Stage GMO
Rapport de Stage GMO
Rapport de Stage GMO
Ddicace
A nos chers parents
Qui nous ont soutenu par leur amour et leurs efforts, qui
nous ont toujours encourag pendant toute la priode de
nos tudes, et qui nont, nul moment, pargn aucun
effort pour rpondre nos exigences, nous esprons tre
la hauteur de leur attente et nous prions Dieu de leur
procurer bonne sant et longue vie.
A nos trs chers frres et surs
A nos familles
A tous nos chers amis
A nos chers professeurs
Et tous ceux qui nous ont soutenus de prs ou de loin.
Nous leurs ddions cet humble travail en reconnaissance
leur inestimable soutien durant ce long parcours.
Ouameur mohamed
Remerciement
Je tiens remercier dans un premier
temps, toute lquipe pdagogique
dcole suprieure de technologie
dAgadir et les intervenants
professionnels responsables de la
formation aux grands moulins
dOuarzazate, pour avoir assur la
partie thorique de celle-ci.
Je remercie galement mon encadrant
M.Zaki Khalid et Mr le directeur
General BOUAIDA Omar et tout les
membres des grands moulins de
Ouarzazate
Introduction
Ce stage t trs important pour moi car ctait un contact avec le
milieu professionnel, il ma permis de mettre en pratique pas mal de
connaissances thoriques acquises durant ma deuxime anne de
formation.
Il ma permis aussi de renforcer lesprit dquipe, et dapprendre plus
en contactant les gens expriments.
La partie lectrique dans un moulin est considre comme tant la
plus importante.
Grce la diversification des quipements et installations lectriques
mise en ouvres on peut y trouv toute la nouveaut des derniers
techniques utilises dans lindustrie moderne ce qui pour nous
considr comme une occasion trs importante pour se pencher sur
limportance des connaissances thoriques et comptences acquises en
face de la pratique dans un milieu professionnel aussi dvelopp
ncessitant normment de comptences, connaissances techniques et
expriences
Sommaire
Ddicace.. 1
Remerciement..... 2
Introduction... 3
Sommaire .. 4
Description gnrale de lentreprise accueillante
.
Sujet : la compensation dnergie lectrique
1ere PARTIE : GENERALITE SUR LA COMPENSATION DENERGIE.
1. INTRODUCTION..
2. Les faits
2.1 Point de vue du distributeur d'nergie
2.2 Point de vue du client
3. Cheminement des puissances..
4. Pourquoi Compenser ? ......................................................................................
5. Thorie sur cos ..
5.1 dfinition de cos ...
5.2
Le facteur de puissance
5.3
5.4
6. O compenser ?
7. Type de compensation
7.1. Compensation fixe..
7.2. Compensation automatique .
8. Principe de la compensation
9. La mise en pratique..
10. Quest -ce que les harmoniques..
4
10.1.
Taux de distorsion
harmonique.
10.2.
Influence des harmoniques sur les armoires de dphasage et de
filtrage
2eme PARTIE : Travail effectu ..
3eme PARTIE : Dautres travaux effectus ..
CONCLUSION.
Annexe..
Description
gnrale de
lentreprise
accueillante
5
Sujet : La
compensatio
n dnergie
lectrique
7
2. Les faits
2.1 Point de vue du distributeur d'nergie :
La circulation des puissances active et ractive provoque des pertes actives et des chutes de
tension dans les conducteurs. Les pertes actives rduisent le rendement global des rseaux et les
chutes de tension sont nfastes au maintien d'une bonne tension que doit le distributeur ses
clients. Ainsi est-il donc prfrable sur le plan technique de les produire le plus prs possible des
lieux de consommation.
Pour la puissance active, on montre qu'il est plus conomique de la produire d'une manire
centralise et de la distribuer ensuite aux clients. Le cot du transport est bien moins
lev que le surcot d'une production ralise localement.
Comme pour le distributeur, le transport de la puissance ractive sur le rseau intrieur du client
entrane les inconvnients suivants :
Installation compense
Rseau ONE
Rseau ONE
Comptage ONE
Comptage ONE
Energie Active
Energie Active
Energie Ractive
Energie Ractive
Etablissement industriel
Etablissement industriel
4. Pourquoi Compenser ?
9
Moyen de
compensat
ion
Si nous stylisons notre installation lectrique, nous notons les changes dnergie suivants :
La compensation dnergie a pour but de limiter la chute de tension en ligne en rduisant les pertes
Joule dues au transit dnergie ractive (compensation shunt) ou en crant une chute de tension
capacitive (compensation srie).
Lutilisation de la batterie de compensation shunt au plus prs de lutilisateur permet de rduire la
puissance ractive qui transite dans les lignes et donc de rduire les pertes.
Lajoute de self aux condensateurs permet de crer des filtres et de limiter la transmission des
harmoniques.
Lutilisation de condensateurs auprs des gnrateurs permet doptimiser leur fonctionnement.
dfinition de cos :
10
Nous venons de voir que tous les moteurs et tous les appareils fonctionnant en courant alternatif
et comprenant un circuit magntique absorbent deux formes d'nergie :
une nergie dite active, qui se manifeste par un travail sur l'arbre d'un moteur par
exemple.
une nergie dite ractive, qui ne sert qu' aimanter le fer du circuit magntique.
A chacune de ces nergies correspond un courant actif (I a), en phase avec la tension du rseau et
un courant ractif (Ir), appel aussi courant magntisant. Celui-ci tant dphas de 90 en arrire
par rapport au courant actif. Les deux courants actif et ractif se composent vectoriellement
pour former le courant apparent, dphas d'un angle Phi par rapport au courant actif. Ce courant
dit apparent est cependant bien rel, puisque c'est celui qui parcourt les divers conducteurs du
circuit, depuis la source jusqu'au rcepteur inclus, et qui provoque entre autre l'chauffement de
ces conducteurs, donc les pertes d'nergie par effet joule.
P = U. It. Cos
Q = U. It. Sin
S = U. It
P = U. Ia
Q = U. Ir
S = U. It
11
tan=
Q
P
5.2
Le facteur de puissance
Le facteur de puissance est la proportion de puissance active dans la puissance apparente c'est-dire le quotient de la puissance active consomme et de la puissance apparente fournie.
F=
Le cos
P(W )
cos
S( VA)
vhicule par les harmoniques. Un facteur de puissance proche de 1 indique une faible
consommation d'nergie ractive et optimise le fonctionnement d'une installation.
12
La tangente
Certaines factures d'lectricit indiquent la valeur de tan qui correspond l'nergie ractive
que le distributeur doit livrer pour fournir une puissance active donne.
tan=
5.3
La puissance active transporte par un cble diminue lorsque le facteur de puissance s'loigne
de 1. Pour une mme puissance active fournir la diminution du facteur de puissance impose le
choix de cbles de plus grande section.
Diminution des pertes en ligne
Un bon facteur de puissance permet une diminution des pertes en ligne puissance active
constante. Les pertes wattes (dues la rsistance des conducteurs) sont intgres dans la
consommation enregistre par les compteurs d'nergie active (kWh) et sont proportionnelles au
carr du courant transport.
Rduction de la chute de tension
La puissance active disponible au secondaire d'un transformateur est d'autant plus grande
que le facteur puissance de l'installation est lev.
5.4
Pour le producteur :
Pour le consommateur :
ncessit d'avoir des transformateurs, des moteurs, des appareillages de manuvre plus
importants,
tension d'utilisation plus faible,
intensit plus grande,
pertes Joules plus leves,
rendement des appareils mauvais.
6. O compenser ?
Le lieu dinstallation dun quipement de compensation dnergie ractive dpend de deux critres:
La taille de linstallation :
Installation avec un tableau gnral de distribution (TGBT) et une distance vers les tableaux
secondaires relativement faible,
Installation divise lectriquement en zones diffrentes, avec une distance importante entre
elles, cest dire avec une distribution interne dnergie et des tableaux secondaires de taille
importante.
Lexistence de fortes charges consommatrices dnergie.
Dans ce cas, il convient de faire une tude de compensation dnergie ou de filtrage dharmoniques
au niveau de chaque charge.
En fonction de ces critres, on peut rsumer par le schma ci-contre les diffrents lieux
possibles de raccordement et ses avantages.
14
Avantages
Commentaires
Tableaux secondaires
suppression de la
suppression de la
facturation
facturation
dnergie ractive
dnergie ractive
augmentation de la augmentation de la
puissance
puissance
disponible au
disponible au
secondaire du
secondaire du
transformateur
transformateur si
lon installe tous
solution trs
les niveaux
conomique car
secondaires de
une seule batterie
batteries de
de compensation
compensation
installe
dnergie ractive
solution
conomique
pas de rduction de solution
pertes en lignes
parfaitement
(chutes de
adapte pour des
tension)
rseaux dusine
trs tendus
pas dconomies sur
le
dimensionnement
des quipements
lectriques
7. Type de compensation
15
Charges
suppression de la
facturation
dnergie
ractive
pas de chutes de
tension
conomies sur le
dimensionnemen
t des
quipements
lectriques
compensation
dnergie
ractive au plus
prs des
appareils
consommant du
ractif
solution
onreuse
La puissance ractive compenser est constante quelque soit la consommation dnergie ractive de
linstallation
Lnergie ractive compenser est de faible puissance
IL existe sur linstallation des charges importantes qui doivent tre compenses individuellement
afin de rduire lnergie transporte par linstallation.
Ce type de compensation est gnralement utilis aux bornes des moteurs asynchrones et des
transformateurs.
7.2 Compensation automatique
Utilise lorsque la puissance ractive doit sadapter aux besoins de la consommation dnergie
ractive de linstallation.
La batterie de compensation est alors divise en plusieurs gradins de puissance contrls par un
rgulateur var-mtrique.
En fonction de la vitesse de variation des puissances de linstallation, il est ncessaire davoir un
quipement qui a un temps de rponse de connexion dun gradin plus ou moins rapide.
8. Principe de la compensation
Le graphe suivant correspond une compensation srie ; nous aurions un graphe analogue en
compensation shunt mais en courant.
Nature de compensation
Compensation partielle
BON
16
Remarque
La rduction du cos est
ajuste
en fonction de la charge par
lutilisation des
condensateurs
en gradins.
Compensation totale
thoriquement IDAL
Surcompensation
DANGER
Surtensions dangereuses
pour
les quipements.
9. La mise en pratique
Dans les centrales de production
Nous pouvons considrer trois situations :
La centrale de production principale alimente en permanence un rseau
Dans ce cas, il peut tre ncessaire dutiliser une batterie de condensateurs shunt pour maintenir
le cos de linstallation au niveau du cos optimal de lalternateur.
Les alternateurs sont garantis pour des conditions de fonctionnement cos donn (gnralement
0,8). Si le rseau fonctionne cos infrieur, il sera ncessaire de le relever et dutiliser une
batterie de condensateurs shunt.
La centrale de production peut tre couple un rseau principal
Cest le cas des centrales prives des grosses industries fournissant lnergie au distributeur local.
Suivant les rgles tarifaires, il faut sassurer que le gnrateur ne dtriore pas le cos du
rseau. Une batterie de condensateurs shunt peut savrer ncessaire.
Le gnrateur est un gnrateur de secours
Lalimentation principale est coupe et il est ncessaire de veiller ce que les batteries de
condensateurs principales soient ajustes la charge aprs dlestage. Une correction limite du
cos peut tre envisage.
17
Remarque :
Le transformateur dintensit doit se trouver ncessairement avant la batterie et les rcepteurs
(moteurs, etc.).
10.
Les charges non linaires (redresseurs, variateurs de vitesse, fours arc, inverseurs, onduleurs,
etc.) injectent sur le rseau des courants de forme non sinusodale. Ces courants sont forms par
une composante fondamentale de frquence 50 Hz, plus une srie de courants superposs, de
frquences multiples de la fondamentale que lon appelle harmoniques.
Le rsultat est une dformation de la tension et du courant qui conduit une srie deffets
secondaires associs.
Pour la mesure des harmoniques, il est essentiel de connatre une srie de paramtres pour
lesquels nous donnons quelques dfinitions.
10.1 Taux de distorsion harmonique
THD Individuel
An
THD( )=
100
A1
A1 = Valeur efficace du fondamental
18
Un
THDU ( )=
n=2
U1
100
THD I ( )=
n=2
I1
100
40
La tension secondaire Un = 398v
Le courant secondaire In = 915A
Ucc=4.6v
Puissance apparente Sn = 630KVA
Poix total : 2867kg
U = 3 400v
La courant I = 72.2A
Conditions dutilisation :
Dans cette tape on relve tout les informations qui concernent les quipements lectriques
dusine prcisment les moteurs :
Factures dnergie
Mesures de puissance : P (kW), cos .
Les machines de nettoyage
Les machines dusine
Les machines de produit fini
20
Puissance
Active (KW)
0.12
0.55
0.75
0.75
1.1
2.2
2.2
2.2
2.2
2.2
3
4
4
5.5
5.5
7.5
7.5
7.5
7.5
11
11
Facteur de puissance
(cos )
0.87
0.89
0.61
0.8
0.8
0.35
0.59
0.54
0.84
0.88
0.84
0.83
0.89
0.84
0.78
0.37
0.83
0.85
0.89
0.54
0.84
La somme dnergie active
Puissance
Ractive (KVAR)
0.06
0.28
0.96
0.56
0 .82
5.87
2.99
3.41
1.40
1.47
1.92
2.68
2.04
3.92
4.4
18.75
5.02
4.57
3.82
17.05
7.04
Puissance
Ractive totale
(KVAR)
0.06
0.28
0.96
2.24
0 .82
11.74
2.99
3.41
2.80
1.47
7.68
5.36
2.04
7.84
17.7
18.75
5.02
4.57
3.82
17.05
7.04
129.9 KW
123.6 KVAR
Puissance
Active (KW)
Facteur de puissance
(cos )
Puissance
Ractive (KVAR)
0.75
0.75
1.1
1.1
1.1
1.1
1.5
0.7
0.8
0.61
0.78
0.84
0.9
0.58
0.76
0.56
1.42
0.88
0 .7
0.52
2.1
21
Puissance
Ractive totale
(KVAR)
3.8
1.12
2.84
3.52
2.1
0.52
2.1
1
1
2
1
1
1
2
2
3
1
2
2
5
1
1
5
1
1
4
1
1
1
1
1.5
1.5
1.5
2.2
2.2
3
4
4
5.5
5.5
5.5
7.5
7.5
7.5
11
11
11
15
15
18
18.5
18.5
90
0.81
0.84
0.88
0.74
0.84
0.87
0.88
0.9
0.74
0.88
0.98
0.75
0.8
0.88
0.79
0.8
0.87
0.54
0.89
0.9
0.8
0.89
0.92
La somme dnergie active
1.08
0.96
0.79
1.98
1.41
1.68
2.12
1.92
4.95
2.91
1.1
6.6
5.61
3.97
8.47
8.25
6.16
23.25
7.65
8.64
13.87
9.43
37.8
1.08
0.96
1.58
1.98
1.41
1.68
2.24
3.84
14.85
2.91
2.2
13.2
28.05
3.97
8.47
41.25
6.16
23.25
30.6
8.64
13.87
9.43
37.8
437.2 KW
275.42 KVAR
Puissance Active
(KW)
Facteur de
puissance (cos
)
1.1
0.78
2.2
0.84
1.5
0.81
3
0.83
O.65
0.55
18.5
0.84
1.1
0.87
La somme dnergie active
La somme dnergie ractive
22
Puissance
Ractive (KVAR)
Puissance
Ractive totale
(KVAR)
0.9
1.3
1.1
2.1
1
11.1
0.7
0.9
1.3
1.1
4.2
3
11.1
0.7
32.4 KW
22.3 KVAR
Pt= Pn=129.9+437.2+32.4=599.5 Kw
1
Qt = Qn=123.6+275.42+22.3=421.3 KVAR
1
Donc :
tan ( t )=
Qt 421.3 KVAR
=
=0.7
Pt
599.5 Kw
cos ( t ) = 0.8
Si cos
donc tan
1 = 0,8
1 = 0,7
Si cos = 0,92 donc tg = 0,1
2
Donc : (tg
tan
= Q/P
- tg
Qc = 0.6 x 599.5 x
103
= 359.7 KVAR
C = capacit du condensateur
C = (Pt (tan
C=
- tan
)) / (3.U.w)
359.7 KVAR
=2.64 mF
3 380 2 50
Conclusion:
La capacit des condensateurs coupls en triangle est trois fois plus petite.
La tension supporter par les condensateurs lors du couplage toile est dans un rapport de
racine de 3.
Le but est de :
ne pas payer de consommation dnergie ractive et de permettre lutilisation optimale des
transformateurs, cbles, appareils de commande
satisfaire les normes en vigueur : respect dun cos minimum, normes qualit dnergie.
De diminuer les pertes en ligne de 30 % puissance active constante ;
Daugmenter la puissance transporte ou dlivre par un transformateur de 20 % pertes
constantes.
THD-I (%)
<2
< 15
Type de renforcement
utiliser
type standard (400 V)
>3
< 15
>3
> 30
Nombre de transformateurs :
Sn (Puissance du transformateur) KVA :
Un (Tension nominale) V :
Ucc (Tension de court circuit) % :
1
S n= 630KVA
U n = 398v
U cc=4.6v (1.15%)
Commentaires
vrifier les
rsonances
self accorde 210
Hz
self accorde 210
Hz
tude dtaille de
linstallation
1
3
5
7
100
12.5
5%
4.2%
%
%
100
35.7
24.5
17.3
%
%
%
%
915A 327 A 224 A 159 A
11
1.5%
13
0.5%
THD
10%
3.6%
0.09
%
9 A
46.82%
33,17A
Sans batterie
connecte
THD-I %
10%
THD-V %
46.82%
50
kVar
599.5 kW
26
46.82%
Rang harmonique
THD-V
THD-I
In(A)
1
100
%
100
%
52A
3
12.5
%
35.7
%
18.6
A
1
100
%
100
%
42A
3
12.5
%
35.7
%
15A
5
5%
7
4.1%
11
1.5
%
3.7
%
1.9A
26.9
%
14A
17.3
%
9A
5
5%
7
4.2%
11
1.5%
27.1
17.3
%
%
11.4A 7.29A
3.6%
13
0.5%
THD
14.1%
0.96
%
0.5A
48.1%
aux
48.1%
des
esures
bornes
charges
gnratrices dharmoniques
Rang harmonique
THD-V
THD-I
In(A)
1.52
A
13
0.5
%
0.9
%
0.4A
THD
14.2%
48.2%
48.2%
3.
le lieu
Dfinir
dinstallation de lquipement
Pour choisir le point de raccordement le mieux adapt dun filtre dans une installation, il faut tenir
compte :
Du type de perturbation prsent sur linstallation, ce qui dfinit le type de filtre installer.
La configuration de linstallation :
27
Il existe 3 points possibles dans une installation pour raccorder un quipement de filtrage afin
dliminer les perturbations :
Au tableau gnral bas tension (TGBT)
Au tableau secondaire
Mais nous ici on va utiliser le troisime type car Cest la meilleure solution pour liminer
directement la perturbation son point de production, vitant ainsi sa propagation lensemble
des lignes de linstallation lectrique.
Aux bornes de la charge gnratrices dharmoniques
4. le facteur damplification Fa des courants harmoniques
Scc Qc
Fa=
P
Donc :
Fa=
Compensation gnral
Le choix se fait en prenant en compte Qc (kVar) la puissance ractive calcule et Sn (KVA) la
puissance apparente du transformateur amont.
Qc/Sn < 15 % les batteries de condensateurs sont dune puissance ractive constante avec une
mise en service ou hors service dune valeur fixe de kVar. Cest un fonctionnement de type tout ou
rien.
Compensation fixe
Qc/Sn > 15 % le client impose une mise en service ou hors service de la batterie de manire
automatique (commande pilote par relais var-mtrique Virologique).
28
Les batteries de condensateurs sont dune puissance ractive fractionne en gradins avec
possibilit de mise en service ou hors service de plus ou moins de gradins. La puissance ractive
sadapte lvolution des besoins de la charge.
Compensation automatique
Comme il indique le schma suivant :
U = 380 V
Sn = 630 KVA
Qc = 359.7 KVAR
29
PT = 599.5 kW
Gh = 30.1 KVA
Qc 359.7 KVAR
=
=0.6=60
S
630 KVA
Donc :
Do le type de compensation est :
Compensation automatique
Gh 30.1 KVA
=
=4.77
S
630 KVA
Et on a aussi :
Compensation moteur
Sil ny a pas de risque dauto-excitation
Rseau fortement
pollu
Fixe
Auto
Fixe
Auto
7,2 kV
CP214
CP227
CP253
CP214
SAH
CP253
SAH
12 kV
CP214
CP227
CP253
CP214
SAH
CP253
SAH
30
17,5 kV
CP227
24 kV
CP227
36 kV
CP227
CP254
*
CP254
*
CP254
*
Rsum de ltude
Nous compensons cette installation avec une batterie shunt connecte sur le jeu de barres
linstallation des harmoniques et/ou il y a un risque de rsonance tel que le choix dune batterie
pour rseau fortement pollu, Et pour raccorder un quipement de filtrage dune installation on
va linstaller aux bornes de la charge gnratrices dharmoniques car cest la meilleure solution
pour liminer directement la perturbation son point de production, vitant ainsi sa propagation
lensemble des lignes de linstallation lectrique.
Aussi daprs le calcul on va utiliser une compensation automatique avec quipement type
standard. Et or quil ny a pas de risque dauto-excitation la batterie sera connecte en parallle
avec le moteur, Dautre part la puissance de la batterie installer est infrieure 600 kVar
donc On prconise de choisir une solution basse tension.
31
effectus
Conclusion
32
33