Disponibilité et qualité de l'énergie électrique

Les pertubations du réseau ont des conséquences possibles sur :

• la sécurité des personnes,
• la sécurité des biens,
• les objectifs économiques d’exploitation.

Il est donc souhaitable de les éliminer.

Diverses solutions techniques contribuent à cet objectif de façon plus ou moins complète. Ces solutions peuvent être comparées suivant deux critères d’appréciation :

• la disponibilité de l’énergie fournie,
• la qualité de cette énergie.

La disponibilité de l’énergie électrique est la permanence de l’énergie aux bornes des récepteurs. Elle est essentiellement liée aux coupures possibles de l’alimentation par suite de défaillance du réseau ou de défaut.

Plusieurs choix techniques contribuent partiellement à limiter ce risque :

• division des installations de façon à utiliser plusieurs sources d’alimentation distinctes de préférence à une seule,
• subdivision des circuits en prioritaires et non prioritaires avec reprise de l’alimentation des circuits prioritaires par une autre source disponible,
• délestage éventuel permettant d’utiliser une puissance réduite disponible en secours,
• choix du système des liaisons à la terre adapté aux objectifs de continuité de service (ex : régime IT),
• sélectivité des protections pour limiter l’incidence des défauts à une portion de l’installation.

Mais la seule façon de garantir la disponibilité de l’énergie vis-à-vis des coupures du réseau est de disposer d’une source de remplacement autonome, au moins pour les applications prioritaires (cf. Fig. N15).

Fig. N15 – Source de remplacement autonome

Ce type de source se substitue au réseau, mais nécessite de prendre en compte :

• le temps de permutation (mis pour se substituer au réseau) dont la valeur doit être acceptable par la charge,
• l’autonomie de la source, c’est-à-dire le temps pendant lequel elle peut alimenter la charge.

La qualité de l’énergie électrique dépend de l’élimination plus ou moins complète des perturbations aux bornes des récepteurs.

Une source de remplacement permet d’assurer la disponibilité de l’énergie électrique aux bornes des récepteurs, mais ne garantit pas, selon le type de source retenu, la qualité de l’énergie fournie vis-à-vis de ces perturbations. Or, de nombreuses applications électroniques sensibles nécessitent une alimentation en énergie électrique exempte de ces perturbations, a fortiori de coupures, et ayant des tolérances de fluctuation autour des valeurs nominales plus strictes que celles du réseau. C’est le cas, par exemple, de centres informatiques, de centraux téléphoniques, ou de certains systèmes de contrôle-commande de processus industriels. Pour ces applications, il faut donc concilier les impératifs de disponibilité et de qualité de l’énergie électrique.

La solution ASI

Pour alimenter ces applications, la solution consiste à insérer, entre le réseau d’alimentation et les charges sensibles, un équipement d’interface qui délivre une tension :

• épurée de toutes les perturbations du réseau, dans des tolérances strictes requises par les charges,
• disponible en cas de coupure du réseau dans ces tolérances.

Cette fonction de production d’une énergie fiabilisée est réalisée par les ASI (Alimentations Sans Interruption), couramment dénommées "onduleurs", qui concilient les impératifs de disponibilité et qualité de l’énergie en :

• délivrant à la charge une tension dans des tolérances strictes, grâce à une ASI,
• se comportant comme une source de remplacement autonome grâce à une batterie d’accumulateurs,
• se substituant au réseau sans temps de permutation, donc sans microcoupure pour la charge, grâce à un contacteur statique.

Ces caractéristiques font des ASI la source d’alimentation par excellence de toutes les applications sensibles auxquelles elles apportent une énergie fiabilisée quel que soit l’état du réseau.

Une ASI comprend schématiquement les équipements suivants :

• redresseur-chargeur, qui produit un courant continu qui charge une batterie et alimente un onduleur,
• onduleur (élément électronique d’une ASI qui transforme le courant continu en courant alternatif), qui produit une énergie de qualité, c’est-à-dire :
  • épurée de toutes les perturbations du réseau, et notamment de toutes les microcoupures,
  • dans des tolérances compatibles avec les exigences des appareils électroniques sensibles (pour la gamme Galaxy, la tolérance d’amplitude est de ±0,5% et la tolérance de fréquence de ±1%, contre ±10% et ±5% pour les réseaux, soit des facteurs d’amélioration de 20 et 5),
• batterie, qui procure une autonomie de fonctionnement suffisante (8 min à 1 h et plus) pour assurer la sécurité des personnes et de l’exploitation en se substituant si besoin au réseau,
• contacteur statique, dispositif à semi-conducteur qui permet de commuter la charge sans temps de coupure de l’onduleur sur le réseau et vice versa.