Poste comprenant des générateurs et des transformateurs en parallèle

Seuls les générateurs connectés au niveau MT sont considérés dans ce chapitre.

Générateurs en fonctionnement autonome, sans mise en parallèle avec le réseau d'alimentation

Lorsque l'installation nécessite un haut niveau de disponibilité de l'énergie, une ou plusieurs groupes électrogènes de secours MT peuvent être utilisés.

Dans toutes les applications autonomes, l'installation comprend un inverseur automatique de source, de manière à basculer de la fourniture par le réseau public vers le générateur en cas de panne de l'alimentation (voir Fig. B43).

Fig. B43 – inverseur automatique associé à un générateur autonome

Les générateurs possèdent des protections dédiées. Pour les générateurs de taille moyenne les protections suivantes sont généralement utilisées :

• surintensité phase-phase et phase-terre,
• pourcentage de courant différentiel à seuil,
• dépassement de courant inverse,
• surcharge,
• défaut au stator,
• défaut au rotor,
• retour de puissance active,
• retour de puissance réactive ou perte d'excitation,
• perte de synchronisation,
• surtension et sous-tension,
• fréquence trop faible ou trop élevée,
• surchauffe des roulements.

Il est à noter que, en raison du très faible courant de court-circuit d'un générateur par rapport à celui délivré par le réseau de distribution, une grande attention doit être accordée aux paramètres de protection et de sélectivité. Il est recommandé lors de la commande d'un générateur de vérifier avec le fabricant sa capacité à fournir un courant de court-circuit suffisant pour faire fonctionner la protection de court-circuit phase-phase. En cas de difficultés, la surexcitation du générateur est nécessaire et doit être spécifiée.

Régulation de tension et fréquence

La tension et la fréquence sont régulées par le régulateur primaire du générateur.

La fréquence est contrôlée par le régulateur de vitesse, alors que la tension est contrôlée par le régulateur d'excitation.

Lorsque plusieurs générateurs fonctionnent en parallèle, une boucle de commande supplémentaire est nécessaire pour équilibrer les puissances actives et réactives entre les générateurs.

Le principe de fonctionnement est le suivant :

• la puissance active délivrée par le générateur augmente lorsque la machine d'entraînement est accélérée et vice versa,
• la puissance réactive fournie par le générateur augmente lorsque son courant d'excitation est augmenté et vice versa.

Des modules dédiés sont mis en œuvre pour effectuer ces fonctions, et assurent généralement d'autres fonctions telles que la synchronisation automatique et le couplage des générateurs au réseau (voir Fig. B44).

Fig. B44 – commande de générateurs fonctionnant en parallèle avec le réseau de Distribution

Générateurs fonctionnant en parallèle avec le réseau de distribution

Quand un ou plusieurs générateurs sont destinés à fonctionner en parallèle avec le réseau d'alimentation, l'accord du Distributeur est habituellement exigé. Le Distributeur précise les conditions de fonctionnement des générateurs et des exigences spécifiques peuvent être imposées.

Le Distributeur exige généralement des informations sur les générateurs, telles que :

• niveau du courant de court-circuit injecté par les générateurs en cas de défaut sur le réseau d'alimentation,
• puissance maximale active destinée à être injectée dans le réseau d'alimentation,
• principe de fonctionnement de la commande de tension,
• capacité des générateurs de contrôler le facteur de puissance de l'installation.

En cas de défaut sur le réseau de distribution, la déconnexion instantanée des générateurs est généralement nécessaire. Ceci est réalisé au moyen d'une protection dédiée spécifiée par le Distributeur. Cette protection peut fonctionner selon un ou plusieurs des critères suivants :

• sous-tension et surtension,
• sous-fréquence et sur-fréquence,
• surtension homopolaire.

La protection provoque généralement le déclenchement du disjoncteur principal assurant le raccordement de l'installation au réseau de distribution. Les générateurs continuent alors d'alimenter la totalité des consommateurs internes, ou une partie seulement s'ils ne sont pas dimensionnés pour la puissance totale requise. Dans ce cas, le délestage doit être exécuté en même temps que le déclenchement du disjoncteur principal.

Commande

Lorsque les générateurs du client fonctionnent en mode îloté (alimentation réseau déconnectée), la tension et la fréquence de l'installation sont toutes deux fixées par les générateurs et par conséquent le système de commande des générateurs fonctionne en mode Tension / Fréquence (voir Fig. B44).

Lorsque l'installation est raccordée au réseau, la tension et la fréquence sont toutes deux fixées par le réseau. La commande des générateurs doit être commutée du mode tension / fréquence (commande V / F) au mode de commande puissance active / puissance réactive (commande P / Q) (voir Fig. B44).

La fonction du mode de commande P / Q est de contrôler l'échange de puissance active et réactive avec le réseau. Le principe de fonctionnement typique utilisé dans la plupart des applications est le suivant :

• les niveaux de puissance active et réactive échangées avec le réseau sont fixés par l'opérateur. Les paramètres peuvent être spécifiés par le Distributeur,
• le système de commande maintient les valeurs de transfert de puissance aux valeurs requises en agissant sur la commande de vitesse des générateurs pour le contrôle de la puissance active, et sur le courant d'excitation pour le contrôle de la puissance réactive,
• l'équilibrage des puissances active et réactive entre les générateurs reste actif.

Le mode de commande P / Q permet :

• de limiter strictement la valeur de la puissance active absorbée au réseau à la valeur qui ne peut être fournie par les générateurs, lorsque la demande de l'installation dépasse leur capacité,
• de maintenir à zéro la puissance active importée, lorsque la demande de l'installation reste inférieure à la capacité des générateurs,
• de maintenir le facteur de puissance de l'installation à la valeur contractuelle spécifiée par le Distributeur.

Lorsque la capacité des générateurs à fournir de la puissance réactive est dépassée, la puissance réactive supplémentaire requise pour se conformer au facteur de puissance contractuel doit être fournie par une batterie de condensateurs dédiée.