Compensation pour accroître la puissance disponible

L'installation d'une batterie de condensateurs peut éviter le changement du transformateur lors d'une extension.

Une démarche similaire à celle développée pour réduire la puissance souscrite (en kVA) c'est à dire accroître le facteur de puissance de la charge comme décrit au paragraphe 5.4, permet d'augmenter la capacité d'un transformateur c'est à dire d'augmenter la puissance active (kW) disponible.

Dans certains cas, le remplacement d'un transformateur par un nouveau plus puissant pour pouvoir alimenter une augmentation de la charge, peut être évité en améliorant le facteur de puissance. Le tableau de la Figure L17 indique la puissance active (kW) disponible d'un transformateur à pleine charge pour différentes valeurs du facteur de puissance. Une augmentation de la puissance active disponible peut être obtenue par un accroissement de la valeur du facteur de puissance.

tan φ	cos φ	Puissance nominale du transformateur (en kVA)
		100	160	250	315	400	500	630	800	1000	1250	1600	2000
0,00	1	100	160	250	315	400	500	630	800	1000	1250	1600	2000
0,20	0,98	98	157	245	309	392	490	617	784	980	1225	1568	1960
0,29	0,96	96	154	240	302	384	480	605	768	960	1200	1536	1920
0,36	0,94	94	150	235	296	376	470	592	752	940	1175	1504	1880
0,43	0,92	92	147	230	290	368	460	580	736	920	1150	1472	1840
0,48	0,90	90	144	225	284	360	450	567	720	900	1125	1440	1800
0,54	0,88	88	141	220	277	352	440	554	704	880	1100	1480	1760
0,59	0,86	86	138	215	271	344	430	541	688	860	1075	1376	1720
0,65	0,84	84	134	210	265	336	420	529	672	840	1050	1344	1680
0,70	0,82	82	131	205	258	328	410	517	656	820	1025	1312	1640
0,75	0,80	80	128	200	252	320	400	504	640	800	1000	1280	1600
0,80	0,78	78	125	195	246	312	390	491	624	780	975	1248	1560
0,86	0,76	76	122	190	239	304	380	479	608	760	950	1216	1520
0,91	0,74	74	118	185	233	296	370	466	592	740	925	1184	1480
0,96	0,72	72	115	180	227	288	360	454	576	720	900	1152	1440
1,02	0,70	70	112	175	220	280	350	441	560	700	875	1120	1400

Fig. L17 – Puissance active en kW que peut débiter un transformateur à pleine charge en fonction du facteur de puissance

Exemple : (cf. Fig. L18 )

Une installation est alimentée par un transformateur de 630 kVA qui fournit une puissance active P1 = 450 kW sous un cos φ moyen de 0,8.

(puissance apparente [math]\displaystyle{ S1=\frac{450}{0.8}=562\, kVA }[/math])

(puissance réactive [math]\displaystyle{ Q1=\sqrt{S1^2-P1^2}=337\, kvar }[/math])

L'extension envisagée nécessite une puissance active supplémentaire :

P2 = 100 kW avec un cos φ de 0,7.

(puissance apparente [math]\displaystyle{ S2=\frac{100}{0.7}=143\, kVA }[/math] )

(puissance réactive [math]\displaystyle{ Q2=\sqrt{S2^2-P2^2}=102\, kvar }[/math] )

Quelle est la puissance minimale de la batterie de condensateurs à installer pour éviter le remplacement du transformateur ?

• Puissance active totale à fournir :

[math]\displaystyle{ P = P1 + P2 = 550 kW }[/math]

• Puissance réactive maximale que peut fournir le transformateur de 630 kVA :

[math]\displaystyle{ Qm=\sqrt{S^2-P^2} }[/math]

[math]\displaystyle{ Qm=\sqrt{630^2-550^2}=307\, kvar }[/math]

• Puissance réactive totale à fournir à l'installation avant compensation :

[math]\displaystyle{ Q1 + Q2 = 337 + 102 = 439\, kvar }[/math]

• D'où la puissance minimale de la batterie à installer :

[math]\displaystyle{ Qkvar = 439 - 307 = 132\, kvar }[/math]

A noter que le calcul a été fait sans tenir compte des pointes de puissance et de leur durée.

Au mieux on effectuera une compensation totale (cos φ = 1), ce qui permettra d'avoir une réserve de puissance de 630 - 550 = 80 kW, la batterie de condensateurs à installer sera alors de 439 kvar calculés ci-dessus.

Fig. L18 – La compensation Q permet l'extension envisagée S2 sans avoir à remplacer le transformateur qui ne peut délivrer une puissance supérieure à S