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Quels équipements utiliser pour améliorer le facteur de puissance

De Guide de l'Installation Electrique

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Les installations photovoltaïques
La norme NF C 15-100 dans l’habitat
Recommandations pour l'amélioration de la CEM
Mesure

Sommaire

Compensation en BT

En basse tension, la compensation est réalisée par :

  • des condensateurs fixes,
  • des équipements de régulation automatique, ou des batteries de condensateurs qui permettent un ajustement continu aux besoins de l'installation.

Note : quand la puissance réactive de compensation installée dépasse 800 kvar, et si la charge est continue et stable, il est souvent plus économique d'installer des batteries de condensateurs en moyenne tension.

Condensateurs fixes

(cf. Fig. L10)

La compensation d'énergie réactive peut se faire avec des condensateurs fixes.

Ces condensateurs sont d'une puissance unitaire constante et leur mise en œuvre peut être :

  • manuelle : commande par disjoncteur ou interrupteur,
  • semi-automatique : commande par contacteur,
  • directe : asservie aux bornes d'un récepteur.

Ils s'utilisent :

  • aux bornes des récepteurs de type inductif (moteurs et transformateurs),
  • sur un jeu de barres où se trouvent de nombreux petits moteurs dont la compensation individuelle serait trop couteuse,
  • dans le cas où la fluctuation de charge est faible.

Fig. L10Exemple de condensateurs fixes

Batteries de condensateurs à régulation automatique

(cf. Fig. L11)

La compensation d'énergie réactive se fait le plus souvent par batterie de condensateurs à régulation automatique.

Ce type d'équipement permet l'adaptation automatique de la puissance réactive fournie par les batteries de condensateurs en fonction d'un cos φ désiré et imposé en permanence.

Il s'utilise dans les cas où la puissance réactive consommée ou la puissance active varient dans des proportions importantes, c'est-à-dire essentiellement :

  • aux bornes des tableaux généraux BT,
  • pour les gros départs.

Fig. L11Exemple de batterie à régulation automatique

Principe et intérêt de la compensation automatique

Les batteries de régulation automatique permettent l'adaptation immédiate de la compensation aux variations de la charge.

Une batterie de condensateurs à régulation automatique est divisée en gradins. Chaque gradin est commandé par un contacteur. L'enclenchement du contacteur met le gradin en service en parallèle avec les gradins connectés à l'installation, le déclenchement du contacteur, au contraire, le met hors service. Ainsi la capacité totale de la batterie de condensateurs varie par palier en fonction du besoin de kvar.

Un relais varmétrique mesure la valeur du facteur de puissance de l'installation et en commandant l'ouverture ou la fermetures des contacteurs des gradins en fonction de la charge, régule la valeur du facteur de puissance de l'installation à la valeur consignée. La tolérance sur la régulation est déterminée par la taille de chaque gradin. Le transformateur de courant TC associé au relais varmétrique doit être installé sur une des phases de l'arrivée alimentant les charges à compenser, comme décrit dans le schéma de la Figure L12.

Des batteries de condensateurs ont été développées, incluant un contacteur statique (à thyristors) au lieu d'un contacteur électro-mécanique. La compensation statique est intéressante sur des installations avec des équipements ayant des cycles de variation de charges très rapides et/ou très sensibles aux surtensions transitoires.

Les avantages de la compensation automatique par contacteur statique :

  • réponse immédiate à toute variation du facteur de puissance (le temps de réponse est de 2 ms à 40 ms selon l'option de régulation,
  • nombre illimité d'opérations,
  • élimination des phénomènes transitoires liés à la fermeture/ouverture des contacteurs sur les condensateurs,
  • fonctionnement totalement silencieux.

En gérant la compensation au plus près des besoins de la charge, les risques de produire des surtensions durant les périodes de faible charge sont évités ainsi que, en empêchant l’établissement de surtension, les dégradations probables des appareils et des équipements.

Fig. L12Variable Speed Drives of various power ratings (Altivar range, Schneider Electric)