KHEDER Nazim
KHEDER Nazim
KHEDER Nazim
Mémoire de Master
en Electrotechnique
Présenté par :
KHEDER Nazim
Installation et dimensionnement de
batteries de compensation
Directeur du mémoire :
Jury :
ENP 2013
10, Avenue des Frères Oudek, Hassen Badi, BP. 182, 16200 El Harrach, Alger, Algérie
www.lre.enp.edu.dz www.enp.edu.dz
: ملخص
ً
ابحداء لقد ثطزقنا في هذا العمل إلى دراسة ثزكيب و ثحديد أبعاد البطاريات املسحعملة في جعويض الطاقة الافعالة
ثم قمنا بدراسة حالة الطاقة الالفعالة في،بدراسة نوع البطاريات وجميع أنواع طزق التركيب وألاخطار الناجمة عنها
ُ
.مصنع " صافية " كما أجزينا جملة من الحقييمات التي أدت إلى إيجاد البطارية املثلى املواثية لهذا املصنع
Résumé :
Abstract :
In this work we were interested in the installation and the detection of the batteries dimensions
for the compensation of reactive energy beginning by studying the types of batteries also the
types of the installation and the precaution which should be taken , in the end we made a study
case at Safia factory about the evaluations that allow us in finding optimal compensation .
Je dédie ce mémoire.
Nazim
Table de Matières
Introduction Générale………………………………………………………………………1
Précautions à prendre………………………………………………………………………10
Etude de cas…………………………………………………………..………….………....11
Conclusion Générale……………………………………………………………….………15
Bibliographie…………………………………………………………………………….…16
Liste des Figures
Tableau 4.1 : Évaluation du coût de la facture électrique avec un Cos =0,91 pour le mois
de février 2011…………………………………………………………………………………..12
Tableau 4.2 : Évaluation du coût de la facture électrique avec un Cos =0,91 pour le mois
de mars 2012……………………………………………………………………………………14
Introduction Génerale
Tout système électrique utilisant le courant alternatif met en jeu deux formes d'énergie :
l’énergie active et l'énergie réactive. Dans les processus industriels utilisant l’énergie
électrique seule l’énergie active est transformée au sein de l'outil de production en énergie
mécanique, thermique ou lumineuse, l'énergie réactive quant à elle sert à l'alimentation des
circuits magnétique.
La surconsommation en énergie réactive est l’un des problèmes dont doit faire face et le
distributeur et le consommateur d’énergie, lors de ce mémoire nous allons nous concentrer
sur le consommateur et les mesures a prendre afin de rectifier cette surconsommation.
Chapitre2 : comporte les types d’installation des batteries de compensation ainsi que
les batteries disponibles.
1
CHAPITRE I :
Puissances et facteur
de puissance
Puissances et facteur de puissance
La puissance réactive est la puissance nécessaire a l’excitation des machines son unité de
mesure est le VAr dans le cas des installations mal compensé l’énergie réactive oblige les
industrielle a surdimensionné leur installation. Elle est calculée a partir de la formule
suivante :
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Puissances et facteur de puissance
Définition :
Le FP est un terme qui décrit les caractéristiques des signaux en entrée d'un appareil
électrique utilisant du courant alternatif.
Les récepteurs utilisés généralement en industrie sont de types résisto-inductifs, ils induisent
un déphasage entre le courant I et la tension U faisant ainsi baisser le facteur de puissance.
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Puissances et facteur de puissance
obtenir la même puissance active pour un courant apparent plus faible. En effet, un récepteur
ayant un bon facteur de puissance permettra une meilleure exploitation des équipements qui
l’alimentent, ce qui économise l’investissement dans une éventuelle extension de puissance
rien qu’en améliorant le facteur de puissance.
Qc = P * ( tg – tgI )
Avec :
Qc: Puissance de la batterie de condensateurs en KVAR ;
P : Puissance active de la charge en KW
tg : Tangente de l’angle de déphasage de l’installation avant compensation ;
tg I : Tangente de l’angle de déphasage après compensation
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CHAPITRE II:
Installation et types
de batteries de
condensateurs
Installation et type de batteries de condensateurs
Types de Compensation
Compensation globale :
Avantage :
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Installation et type de batteries de condensateurs
Compensation partielle :
Avantage :
Inconvénient :
Prix plus élevé que pour la compensation globale, nécessite un plus grand
investissement.
Présence de courant réactif en aval du tableau de distribution.
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Installation et type de batteries de condensateurs
Compensation individuelle :
Avantage :
Inconvénient :
7
Installation et type de batteries de condensateurs
Condensateur fixe :
Ces condensateurs sont d'une puissance unitaire constante elles sont adaptées aux
installations dont la puissance réactive est inferieur a 15% de la puissance apparente
nominale.
Ces condensateurs sont utilisé dans le cas ou les fluctuations de charge est faible
principalement ou bornes des récepteurs inductifs, [3].
Les condensateurs à régulation automatiques sont placés au niveau des gros départs et des
tableaux généraux, [3].
Self de décharge :
L'installation de selfs de décharge rapide entre les phases de la batterie permet de
réduire considérablement le temps de décharge des condensateurs. Cette réduction du
temps de décharge apporte :
- la sécurité pour le personnel lors d'une intervention éventuelle
- La réduction du temps d'attente avant mise à la terre
. La possibilité de réenclencher plus rapidement après coupure
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Installation et type de batteries de condensateurs
Self de choc :
Une self de choc est connectée en série par gradin et sert à limiter la pointe de courant
qui survient lors des opérations d’enclenchement. La valeur de l’inductance est choisie
pour garantir que les courants de crête survenant lors des manœuvres restent toujours
inférieurs à un certain multiple du courant nominal de la batterie.
Pointe de courant enclenchement :
√ √
On aboutit à :
Self anti-harmonique :
Dans le cas d’un réseau fortement pollué par les harmoniques, l’installation d’une self
anti-harmoniques, triphasée accordée en série avec la batterie de condensateurs,
s’avère la seule protection efficace elle permettra d’augmenter l’impédance vis-à-vis
des courants harmoniques et de déplacer la fréquence de résonnance parallèle de la
source et du condensateur, au dessous des principales fréquences des courants
harmoniques perturbants.
Le dispositif de protection repose sur l’utilisation d’un film polypropylène métallisé auto
cicatrisant ne nécessitant aucune imprégnation de gaz, de liquide ou de gel. Il fonctionne
comme suit en cas de présence de court-circuit dans le film diélectrique le fusible fond
directement.
Rôle des appareillages de manœuvre :
Les interrupteurs et disjoncteurs permettent d’agir manuellement sur la mise sous réseau de
notre batterie de compensation.
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CHAPITRE III:
Précautions à
prendre
Précautions à prendre
Des précautions doivent être prise pour le raccordement d’une batterie de condensateurs au
réseau afin d’éviter l’apparition de certains phénomènes pouvant l’endommager parmi ces
phénomènes :
2. Harmoniques
Les harmoniques sont présentes dans les systèmes utilisant des redresseurs. On en trouve dans
les systèmes d'alimentation des salles informatiques, par exemple.
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Chapitre IV:
Etude de cas
Etude de cas
L’UP6 puise son énergie électrique de deux sources 10kV. Elle est liée à la SONELGAZ par
deux contrats de facturation : le 0456 concernant le poste 428 (qui sera désigné dans l’étude
par « source 1 ») et le 4012 concernant la source 1016 (et qui sera désigné dans l’étude par
« source 2 »).
4000
3500
(
E k
3000
n W
e h 2500
r ,
2000 Energie active consommée
g k
1500 Energie réactive consommée
i V
e A 1000 Energie réactive facturée
s r
500
)
0
2011 2012
Années
Figure 4.1: Energie active et réactive consommées par la source1 durant les années 2011 et
2012
60000
(
E k 50000
n W
40000 Energie active consommée
e h
r , Energie réactive consommée
30000
g k Energie réactive facturée
i V 20000
e A
s r 10000
)
0
2011 Années 2012
Figure 4.2: Energie active et réactive consommées par la source2 durant les années 2011 et
2012
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Etude de cas
L’énergie fournie par Sonelgaz est normalement accompagnée d’une quantité d’énergie
réactive pouvant aller jusqu’au 50% de l’énergie active. L’excédent de consommation est
facturé à l’abonné selon le tarif en vigueur appliqué.
Mais comme le bonus appliqué par SONELGAZ correspond au 1/5 du coût du kVArh, il est
conseillé d’obtenir un facteur de puissance égal à 0,91.
Pour vérifier l’intérêt d’un tel investissement nous avons réalisé une simulation du coût
annuel de la facture électrique pour le mois de février de l’année 2011 avec un facteur de
puissance égale à 0,91, celui-ci est présentée dans le tableau suivant :
Source 1 :
Évaluation du coût de Évaluation du coût de la
Consommation Février 2011 Unité la facture électrique facture électrique avec
1.67 0,4556
0.512 0,9100
Coût
Prix total puissance active DA 579811,309 579811,309
Gains DA 0 110511,4
Tableau 4.1 : Évaluation du coût de la facture électrique avec un Cos =0,91 pour le mois
de février 2011.
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Etude de cas
Les pertes financières dues au mauvais facteur de puissance sont évaluées à plus de
109 683,78DA par mois, voir le tableau ci-dessus. L’UP6 était équipée de dix (10) batteries
de condensateurs identiques hors d’usage nous recommandant l’installation de batteries de
condensateur afin d’augmenter le cos phi de cette installation cette augmentation permettra a
l’entreprise de réaliser des économies financières qui se présentent sous trois formes : absence
de pénalités pour le facteur de puissance, une bonification et la réduction des pertes d’énergie.
4.5 Puissance des batteries de condensateurs nécessaire pour augmenter le Cos à 0,91 :
La consommation de l’énergie réactive varie dans le temps du fait des variations de la
charge des moteurs, il faut donc estimer la puissance réactive moyenne à fournir Qc :
Qc = Pa tg1 - tg2
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Etude de cas
Source2 :
tg 1.46 0,4556
Cos 0.56 0,9100
Réactive Facturée kVArh 4370 -200.37
PMA kW 10 10
Coût
Total active DA 12859,5832 12859,5832
Gains DA 0 1673.18
Tableau 4.2 : Évaluation du coût de la facture électrique avec un Cos =0,91 pour le mois
de mars 2012.
Les Pertes financières dues au mauvais facteur de puissance sont évaluées à 1673,18 DA par
mois.
Pa= =6.26kW
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Conclusion Génerale
Lors de ce travail nous nous sommes intéressés à l’impacte qu’avait une surconsommation
d’énergie réactive sur le consommateur de part les pénalités encourues ainsi que l’usure des
installations.
Puis nous nous sommes dirigés vers la réduction de cette consommation par l’installation de
batteries de condensateurs, les types d’installations ainsi que les précautions à prendre.
Pour finir nous avons effectué une étude de cas au sein de l’entreprise SAFIA filiale des
COGRAL où un audit énergétique a été effectué et une compensation de l’énergie réactive a
été proposée après l’analyse de la facturation et son évaluation avec un .
Grace à cette étude nous avons pu juger la place qu’occupe le facteur de puissance au sein
des industries. Le bon fonctionnement, les pénalités financières ainsi que la durée de vie des
équipements étant directement affecté par sa valeur les industrielles se doivent de réaliser une
bonne compensation d’énergie réactive afin de s’assurer une rentabilité financière.
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Bibliographie
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