les effets des chutes de tension

Quelle est la signification d'une chute de tension? Une chute de tension est une chute soudaine et momentanée de la tension à 90 % et 1 % de la valeur nominale, suivie d'une récupération de cette tension. La durée de la chute de tension est comprise entre une demi-période (10ms) et une minute.

Qu'est-ce qu'une chute de tension?

Les chutes de tension peuvent entraîner des problèmes majeurs, tels que la défaillance des processus de production et des problèmes de qualité. Les baisses sont beaucoup plus fréquentes que les interruptions. L'impact économique des chutes de tension est donc fortement sous-estimé. Mais qu'est-ce qu'une chute de tension ? Comment se produit une chute de tension ? Pouvons-nous éviter une chute de tension ou devons-nous limiter les dommages consécutifs en les détectant à temps ?

 

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Des baisses de tension pour l'électricité - livre blanc
Les surtensions et les sous-tensions connaissent de courtes et de longues interruptions

Qu'est-ce qu'une chute de tension?

Selon la norme européenne EN-50160, une chute de tension signifie une chute soudaine de la valeur effective de la tension à une valeur comprise entre 90% et 1% de la valeur convenue, immédiatement suivie d'une récupération de cette tension. La durée de la chute de tension est comprise entre une demi-période (10 ms) et une minute.

Si la valeur effective de la tension ne tombe pas en dessous de 90 % de la valeur convenue, on considère qu'il s'agit d'une situation de fonctionnement normal. Si la tension descend en dessous de 1 % de la valeur convenue, il s'agit d'une interruption.

Baisse de tension et interruption

Une chute de tension ne doit donc pas être confondue avec une interruption. Une interruption se produit suite à l'activation d'un dispositif de protection (type 300 ms) en cas de panne de secteur. La panne de secteur se propage sur le reste du réseau de distribution sous la forme d'une chute de tension. Ici, vous pouvez voir la différence entre un creux, une courte interruption et une sous-tension.

 

 

Comment se produit une chute de tension?

Courants de fuite

Une des causes connues des petites baisses de tension est le courant d'appel des moteurs ou d'autres appareils. La figure suivante montre que le courant devient élevé pendant une courte période lorsque le moteur est mis en marche. La chute de tension aux bornes des impédances Z et Z1 entraîne une faible chute de tension au niveau du diviseur à basse tension (zone 1) et une chute de tension un peu plus importante derrière l'impédance Z1 (zone 2).

Moteur qui crée une chute de tension - Livre blanc sur les chutes de tension et les pics de courant

Le "démarrage" des moteurs peut entraîner une petite chute de tension.

La résolution des problèmes causés par ces baisses devrait se trouver dans une optimisation de l'installation elle-même. La mise en marche des appareils ne doit pas entraîner de creux.


Connexions dans le réseau basse tension

Si le réseau basse tension se ferme, un courant de court-circuit circulera. L'importance du courant de court-circuit dépend de la taille de l'impédance Z et Z3. Dans la pratique, Z3 a la plus grande impédance. La taille de l'impédance Z3 est déterminée par le type de câble et la longueur de ce câble. Plus la longueur du câble est importante, plus le courant de court-circuit sera faible. Le courant de court-circuit provoque une chute de tension aux bornes de l'impédance Z, ce qui entraîne une chute temporaire de la tension sur le distributeur principal basse tension (zone 1).

En cas de court-circuit, la protection du groupe 3 sera activée. Si cela dure 100 ms, la tension subira une forte chute pendant 100 ms dans toute l'installation.

Situation où des chutes de tension se produisent en raison de la fermeture de LS-net - Livre blanc sur les chutes de tension et les courants

Exemple typique d'une situation où un creux se produit en raison d'une fermeture dans la grille LS

Les connexions dans le réseau basse tension ne sont pas courantes et peuvent être négligées dans la pratique.


Connexions dans le réseau moyenne tension

Les creux les plus courants sont ceux causés par le réseau moyenne tension. Elles peuvent être causées, par exemple:

  • travaux d'excavation
  • le fractionnement d'une prise de courant
  • durée minimale d'interruption (s)
  • le vieillissement du câble

La figure ci-dessous montre un exemple typique de réseau à moyenne tension. Les fameuses maisons de transformateurs (sphères vertes) sont reliées entre elles en forme d'anneau et connectées à un poste de distribution (sphères bleues). L'anneau est toujours ouvert quelque part (voir dans l'anneau de points verts en bas à droite). Si un court-circuit se produit, un courant de court-circuit circulera (ligne rouge). Le courant de court-circuit circule jusqu'à ce que la protection dans la sous-station coupe l'anneau. On peut le voir dans la figure de gauche (dans l'anneau en haut à gauche).

En cas de court-circuit, un courant élevé circule pendant une courte période. En raison des impédances du réseau, cela entraîne une chute de tension temporaire dans l'ensemble du réseau. Cette chute de tension temporaire est reconnaissable comme un "dip".

Impendance aux chutes de tension - Livre blanc sur les chutes de tension et les pics de courant

La plupart des creux sont causés par des situations de court-circuit dans le réseau de moyenne tension

Environ 75 % des creux se produisent dans le réseau de moyenne tension. Souvent, elles sont inévitables pour les utilisateurs.


Connexions du réseau haute tension

Les connexions dans le réseau haute tension sont souvent causées par des orages ou des opérations de commutation (erronées). Cela pose notamment des problèmes dans les zones situées au bout d'une ligne à haute tension.

problèmes de chute de tension

Les chutes de tension peuvent entraîner la défaillance des systèmes informatiques, des automates programmables, des relais et des variateurs de fréquence. Dans les processus critiques, une baisse peut entraîner directement des coûts élevés. Les exemples comprennent les procédés de moulage par injection, les procédés d'extrusion, les procédés d'impression ou la transformation de denrées alimentaires telles que le lait, la bière ou les boissons non alcoolisées.

Les coûts d'une immersion se composent de:

  • perte de profit due à l'arrêt de la production
  • les coûts de rattrapage des retards de production
  • la livraison tardive des produits
  • les matières premières qui sont perdues
  • les dommages causés aux machines, équipements et moules

Le coût moyen d'une baisse dépend fortement du secteur:

  • chimie fine 190 000 euros
  • microprocesseurs 100 000 euros
  • métallurgie 35 000 euros
  • textile 20.000
  • nourriture 18.000

Parfois, les processus se déroulent dans des zones non surveillées et les baisses ne sont pas remarquées. Dans ce cas, par exemple, une machine de moulage par injection peut s'arrêter sans qu'on s'en aperçoive. Si l'on découvre cela plus tard, il y a beaucoup de dégâts. Les clients reçoivent les produits trop tard et le plastique dans la machine est durci. Dans les imprimeries ou l'industrie papetière, le papier peut se déchirer ou même s'enflammer. Un autre exemple bien connu est le dommage subi par le fabricant de pneus Vredestein à la suite de chutes de pression.

la sensibilité de l'équipement aux chutes et aux interruptions

Le matériel informatique, en particulier, est sensible aux interruptions et aux creux. Cela signifie que tous les processus contrôlés par des microprocesseurs y sont sensibles, comme par exemple":

  • PLCs                
  • les régulateurs de fréquence
  • les commandes de machines
  • serveurs, PC, etc.

La courbe ITI CBEMA établie par le Conseil de l'industrie des technologies de l'information précise quand une baisse de tension entraîne une défaillance du matériel informatique et quand une pointe de tension entraîne un endommagement du matériel informatique. Bien que le modèle ait été développé pour les réseaux 120 V - 60 Hz, il est également utilisé pour les équipements connectés aux réseaux 230 V - 50 Hz. Le modèle peut être utilisé par les fabricants comme guide de conception.

La courbe ITI (CBEMA) définit le moment où un creux entraîne une défaillance du matériel informatique.

 

 

La courbe de l'ITI (CBEMA) | livre blanc fortop

La "levée" des chutes de tension

La plupart des chutes de tension se produisent dans le réseau électrique public. Ces chutes de tension sont inévitables. Vous voulez "éliminer" les chutes de tension et en limiter les conséquences au minimum ? Vous pouvez alors envisager d'utiliser un onduleur ou des conditionneurs de tension actifs.

"Un onduleur est une alimentation électrique sans coupure qui fournit du courant aux équipements sous-jacents dans les situations où l'alimentation électrique primaire conventionnelle est défaillante.

Systèmes d'onduleurs statiques

Un onduleur statique est souvent utilisé pour absorber les pannes de courant. Le système se compose d'un redresseur, d'un stockage d'énergie par batteries suivi d'un onduleur. Dans les centres de données et les hôpitaux, par exemple, les systèmes d'alimentation sans coupure (UPS) servent de pont vers l'alimentation de secours fournie par les générateurs. Les systèmes UPS peuvent donc être utilisés dans un large éventail d'applications et absorbent également les chutes de tension de courte durée. Les inconvénients des systèmes UPS statiques sont le rendement (consommation propre), l'espace physique nécessaire aux systèmes, l'achat et les coûts de maintenance relativement élevés.

Conditionneurs de tension actifs (AVC)

Des systèmes dédiés sont disponibles pour absorber les chutes de tension. On peut les distinguer dans les systèmes qui fonctionnent sur la base d'un super condensateur et les systèmes qui extraient l'énergie nécessaire de la phase qui n'est pas soumise à un creux. Ces systèmes sont également appelés systèmes de stabilisation de la tension. Grâce à son réseau européen de qualité de l'énergie, Fortop possède une expérience dans le dimensionnement, l'ingénierie, la mise en service et la maintenance de ce type de systèmes. Veuillez nous contacter pour plus d'informations.

Les baisses de tension de signalisation

Janitza dispose d'un vaste programme d'analyseurs capables de reconnaître les courtes interruptions et les creux. L'UMG 604 est un de ces analyseurs. Le compteur universel UMG 604 surveille en permanence plus de 800 paramètres électriques. Tous les canaux sont échantillonnés 20 000 fois par seconde, ce qui permet de détecter et d'enregistrer de courtes interruptions et des creux. Sur la base de ces événements, il est possible d'envoyer un e-mail ou un SMS. Avec le logiciel GridVis inclus, il est possible de générer des rapports étendus. En savoir plus sur les analyseurs de puissance.

Analyseur de puissance UMG 604 - JanitzaEn plaçant une UMG 604 sur le champ d'entrée, vous disposerez d'une solution complète et rentable pour reconnaître, enregistrer, alerter et signaler les dips. Le compteur est équipé d'un navigateur web, ce qui permet de récupérer les paramètres les plus importants directement à partir des analyseurs sans avoir recours à des logiciels coûteux et compliqués. Grâce au navigateur d'événements intégré, il est possible d'analyser les interruptions et les creux et de les signaler.

En plaçant un analyseur de puissance sur le champ entrant, les anomalies de tension sont détectées.

En plaçant un analyseur de puissance sur le champ entrant, les anomalies de tension sont détectées.

Les instruments de mesure Janitza qui reconnaissent les courtes interruptions:
Janitza UMG 604 Analyseur de puissance compact pour montage sur rail DIN
Janitza UMG 509 Analyseur de puissance avec écran couleur intuitif pour montage sur panneau
Janitza UMG 605 Analyseur de la qualité de l'énergie de classe S pour montage sur rail DIN
Janitza UMG 512 Analyseur de la qualité de l'énergie de classe A avec écran couleur pour montage sur panneau

 

analyses avec GridVis

Avec GridVis, fortop propose un logiciel convivial pour la configuration et l'analyse des données de mesure de la consommation et de la qualité de l'énergie. GridVis fournit les données permettant d'identifier les économies de coûts, de réduire les coûts énergétiques et de prendre les mesures appropriées pour éviter les arrêts de production.

La licence de base de GridVis est incluse gratuitement avec les compteurs Janitza. 

Avec ce paquet, il est entre autres possible de:

  • Lecture en temps réel des valeurs mesurées
  • récupérer des données de mesure historiques dans des fichiers et des graphiques
  • analyser les courtes interruptions, les transitions et les creux
  • Créer facilement des rapports EN50160 complets
  • produire des rapports simples sur les bonnes fautes

Analyses avec GridVis® - Logiciel d'analyse énergétique - Janitza

Avec GridVis, il est possible de faire soi-même des analyses approfondies.

Grâce au générateur de rapports intégré, il est possible de signaler périodiquement les creux, les courtes interruptions et les pics en utilisant la courbe ITI (CBEMA). La figure ci-dessous montre qu'il y a eu trois creux qui peuvent entraîner une défaillance de l'équipement.

Signalement des creux et des pics à l'aide de la courbe ITI - Logiciel d'analyse énergétique GridVis® - Janitza

Signalement des creux et des pics à l'aide de la courbe ITI

 

En savoir plus sur le logiciel d'analyse et de rapport GridVis

conclusion

La plupart des chutes de tension se produisent dans le réseau électrique public. Ils ne sont pas toujours reconnus, mais peuvent conduire à l'échec du processus. En détectant à temps les baisses avec un analyseur de puissance, les coûts consécutifs peuvent être limités. Les systèmes d'onduleurs ou les conditionneurs de tension actifs dédiés permettent d'éliminer les chutes de tension.

référence de la source

  • Voltage sags an explanation
    causes, effects and correction
    Ian K.P. Ross, MIEE
  • Power Quality, over spanning, stroom en hun interactie
    Dr.ir. J.F.G. Cobben & Ir. J.N. Luttjehuizen

 

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