Réalisation du circuit de simulation du poste de

4.6 Calcul des pertes harmoniques

4.6.2 Procédures de simulation de l'intégration des ltres sur le

4.6.2.2 Réalisation du circuit de simulation du poste de

Fig. 4.2 Schéma de la simulation du réseau du poste de Bidos02 4.6.2.3 Description du circuit de simulation

Le circuit de simulation ainsi réalisé comporte : une source de tension HTA 15 KV générée par un générateur un transformateur HTA/BT 15KV/0,41 KV qui représente le transformateur de distribution du poste simulé une impédance de ligne qui représente la liaison laire de 50 mm2 entre le poste de distribution et les abonnés une charge triphasée réalisée en circuit RL et, qui symbolise les abonnés trois générateur d'harmonique chacun de rang : 3, 5 et 7 un jeu de trois ltre passif d'harmonique de rang respectif 3, 5 et 7 qui pourra générer le taux d'harmonique souhaiter un interrupteur permettant de coupler ou non les ltres sur le réseau pollué un oscilloscope qui permet de visualiser les diérents signaux de tension et de courant au secondaire du transformateur de distribution une unité powergui qui nous aide à choisir les signaux à visualiser et à faire des paramètrage. Le poste de distribution de Bidossessi a été simulé à travers les paramètres décrit dans le Tableau 6.1. Cette phase de simulation nous a permis

d'avoir les résultats ci-après.

4.7 Résultats des simulations eectuées

4.7.1 En absence des ltres

Les résultats en absence des ltres se présentent comme suit :

Fig. 4.3 les allures du courant et de la tension au secondaire en absence des ltres

Fig. 4.4 Le signal et le spectre de la tension en absence des ltres

Fig. 4.5 Le signal et le spectre du courant en absence des ltres

4.7.2 En présence des ltres

Pendant cette phase de simulation, les ltres anti harmoniques dimensionnés ont été couplés au réseau de distribution. Les résultats obtenus se présentent comme suit :

Fig. 4.6 les allures du courant et de la tension au secondaire du transformateur en présence des ltres

Fig. 4.7 le signal de la tension et son spectre en absence des ltres

Fig. 4.8 Le signal et le spectre de courant en présence des ltres

4.7.3 Analyse et interprétation des résultats de simulation

Après la simulation nous observons au secondaire du transformateur de distri-bution un signal déformé tant pour le courant que pour la tension avec des taux de distorsion en courant et en tension relativement élevés. Dans le second cas de simulation, tous les paramètres ci-dessus indiqués ont diminué considérablement leur proportion. Nous présentons les résultats à travers le tableau 6.9

Tab. 4.9 Récapitulatif des résultats obtenus par la simulation de l'exploitation du poste de bidos02 avec ou sans l'utilisation des ltres

Simulation de l'exploitation des ltres au poste de distribution de Bidossessi

Sans ltre Avec ltre Variation (%)

Vrms 407,26 408 0,1

Irms (A) 35,87 29,43 -17,8

I1 (A) 33,87 29,42 -14

I3 (A) 11,18 0,82 -92

I5 (A) 4,06 0,14 -96

I7 (A) 2,37 0,07 97

Les résultats obtenus ont montré la correction des signaux courant et tension et par conséquent l'amélioration de la qualité de l'énergie électrique par l'insertion des ltres anti harmonique sur le réseau électrique de distribution. Dans tous les cas, les courant harmoniques ont diminué et ont entraîné du coup la diminution du courant ecace de 14 % et une amélioration de la tension de 1 %. Ces corrections vont entraîner un gain d'énergie et de puissance dans l'exploitation du réseau électrique de distribution.

Mesures eectuées en détails au niveau de TRA à divers niveaux de l'installation.

Tab. 4.10 Courant harmonique en cinq points

Jeu de Barre I1(A) I3(A) I5(A) I7(A) I9(A) I11(A) I13(A) THDI(%) Arrivée I 518,4 10,575 45,4 25,85 3,5 17,2 5,675 10,92

Arrivée II - - - - - - -

-DB1B - - - - - - -

-DB1A 343,64 2,58 26,48 8,18 0,62 4,04 1,84 8,64 DB6 291,3 9,38 53,62 35,46 6,97 0,95 5,39 23,79

DB4 180,46 5,18 47,24 27,12 1,14 9 4,78 31,91

DB1 118,37 7,59 4,16 1,58 1,6 6,64 1,42 10.09

Tab. 4.11 Les tensions harmoniques et leurs taux à divers points du tableau de distribution Jeu de Barre V1(V) V3(V) V5(V) V7(V) V9(V) V11(V) V13(V) THDV(%) Arrivée I 247,8 0,625 6,4625 0,7125 0,5 1,8875 1 2,79 Arrivée II 248,55 0,55 6,6 0,3125 0,475 1,6375 1,4125 2,82 DB1B 242,43 0,5 6,025 0,975 0,825 2,325 0,675 2,38

DB1A 242,22 0,38 5,88 1,2 0,56 2,3 0,96 2,55

DB6 246,61 1,23 5,78 2,36 1,94 2,77 0,57 2,97

DB4 242,38 1,92 5,46 3,9 2,06 4,48 0,74 3,64

DB1 251,27 1,49 6,33 1,2 1,32 2,86 0,91 3,1

Tab. 4.12 Récapitulatif des valeurs issues des deux tableaux précédents

JB Vrms(V) Isrms(A) Is1(A) P Rél(KW) Q Réact S App PF DPF Arrivée I 247,9 545,0 534,500 372,081 165,284 407,139 0,918 0,936 Arrivée II 248,6 697,0 683,300 448,607 275,308 526,348 0,863 0,880 DB1B 242,500 645,0 632,3 381,959 290,829 480,078 0,814 0,830 DB1A 242,300 344,0 343,6 191,791 174,198 259,092 0,767 0,768 DB6 246,700 299,0 291,3 179,687 137,914 226,512 0,812 0,834 DB4 242,500 189,0 180,4 109,448 89,392 141,315 0,796 0,834 DB1 251,400 119,0 118,3 64,710 68,708 94,383 0,721 0,725

Tab. 4.13 Récapitulatif des valeurs issues des deux tableaux précédents Arrivée I 247,900 534,5 373,75 0,936 214,72 159,02 42,54 Arrivée II 248,600 683,3 454,23 0,88 258,86 195,37 43,01 DB1B 242,500 632,3 390,78 0,83 220,36 170,41 43,60 DB1A 242,300 343,64 198,72 0,768 110,72 88,001 44,28 DB6 246,700 291,3 183,92 0,834 103,77 80,15 43,50 DB4 242,500 180,46 112,46 0,834 63,18 49,30 43,83 DB1 251,400 118,37 68,050 0,725 37,49 30,70 45,11

Le tableau ci-dessus a été completé en utilisant l'équation P = S ∗P F pour determiner la partie facturée (Colonne 4) et l'équation P = 3 ∗V ∗ Is1 ∗ P F pour déterminer la puissance consommée reellement par les charges(colonne 6), la dierence (colonne 7) représente les pertes. On remarque que DB1 a le plus de pertes soit 45.11 %. L'ecacité(%) est égale à la puissance réellement consom-mée divisée par la puissance totale facturée *100 Où la puissance réellement consommée est égale à la somme des puissances au niveau des arrivées I et II ; la puissance totale facturée est égale à la somme des puissances réelles au ni-veau des arrivées I et II ;l'ecacité= 214.72+258.86/373.75+454.23*100=57.19%

Cela veut dire que la puissance réellement consommée par l'usine représente uniquement 57.19% de la puissance totale facturée. Les pertes sans ltrage = pertes Arrivée I + pertes Arrivée II=159.02+195.37=354.39[KW] ou en moyenne 354.39*365*24=3104456.4(KWH). Si nous tenons compte de l'arrivée de la SBEE seule,alors les pertes s'élèvent à 139301.52 KWH par an ce qui équivaut à un montant de 16019674.8 FCFA si le KWH est estimé à 115 FCFA.

4.7.4 Simulation du poste de TRA avec le logiciel Matlab

4.7.4.1 Réalisation du circuit de simulation du poste de TRA

Fig. 4.9 Schéma de la simulation du réseau au poste de TRA

4.7.4.2 Résultats de simulation du poste de TRA

Fig. 4.10 les allures du courant et de la tension au secondaire en absence des ltres

Fig. 4.11 le signal de courant B1 et son spectre en absence des ltres

Fig. 4.12 le signal de la tension B1 et son spectre en absence des ltres

Fig. 4.13 le signal du courant B2 et son spectre en absence des ltres

Fig. 4.14 le signal de la tension B2 et son spectre en absence des ltres

Fig. 4.15 les allures du courant et de la tension au secondaire en présence des ltres

Fig. 4.16 le signal de courant B1 et son spectre en présence des ltres

Fig. 4.17 le signal de la tension B1 et son spectre en présence des ltres

Fig. 4.18 le signal de courant B2 et son spectre en présence des ltres

Fig. 4.19 le signal de la tension B2 et son spectre en présence des ltres

Nos mesures et calculs ont été validés par des situations réelles sur le terrain où nous diposons des ltres raccordés au réseau. les mesures avec ltre et sans ltre nous donnent les résultats suivants et conrment notre problématique et les résultats de nos simulations.

Fig. 4.20 Evolution du courant Arms

Sans Filtre Avec Filtre Courant Arms moyen 12 Amp 7,8 Amps

L'installation du ltre permet de réaliser une réduction moyenne du courant ARMS de l'ordre de 32,7%

Fig. 4.21 Exemple de la déformation de courbe de courant avec et sans ltre

Fig. 4.22 Evolution de la puissance apparente Sans Filtre Avec Filtre Puissance apparente (VA) 2 610 1 755

Réduction du KVA de 32,7 %

Fig. 4.23 Evolution du taux d'harmonique THDI

Sans Filtre Avec Filtre Taux d'harmonique THDI 123,5 % 9,1 %

Réduction du THDI de 92,6 %

Fig. 4.24 Evolution du facteur de puissance Sans Filtre Avec Filtre Facteur de puissance (%) 0,624 % 0,961 %

Fig. 4.25 Evolution de la puissance active

Amélioration du facteur de puissance de 52 % Réduction de la puissance active totale

Au total nous assitons à un réduction palpable des diérents paramètres suivants : Une réduction moyenne du courant RMS de l'ordre de 32,7 %.

Une réduction moyenne de la puissance apparente KVA de l'ordre de 32,7 Une réduction moyenne du taux d'harmonique (THDI) de l'ordre de 92,3 %.%.

Une amélioration moyenne du facteur de puissance de l'ordre de 50,2%.

Il ressort de cette étude comparative que le ltrage des harmoniques a de nom-breux avantages. Il permet de :

Soulager les transformateurs et augmenter leur capacité du réseau en KVA.

Réduire les pertes par eets Joules, économie d'énergie en KWH

S'aligner aux normes internationales pour la distorsion du courant (THD-I

< 10%) et la distorsion de la tension (THD-V < 5%).

Réduire la puissance réactive en KVAR.

Améliorer le facteur de puissance PF en le portant à des valeurs proches de Protéger complètement les charges traitées.1.

Supprimer les transitoires causée par les batteries de condensateurs automa-tiques et par le changement de la charge.

Améliorer les capacités du variateur de vitesse à supporter les hausses et les chutes de tension.

99% d' Ecacité (Consommation négligeable)

Conclusion générale

La qualité de l'énergie électrique est un sujet stratégique pour tous les acteurs en présence :gestionnaires de réseau, producteurs et consommateurs, fournisseurs de services en électricite et fabricants d'équipements électriques.

A travers ce document,nous avons présenté les pertubations qui dégradent la qua-lité de lénergie électrique à travers leurs origines, leurs eets ; il s'agit en particulier des pertubations harmoniques produites par des équipements qui polluent tout le réseau.Dans une étude harmonique d'un réseau, il est dicile de connaître la valeur des harmoniques de courant des charges non linéaires, notamment en rai-son de l'inuence de l'impédance du réseau amont. en conséquence les calculs d'harmoniques donneront des valeurs approximatives qu'il faudra valider par des mesures. C'est ce qui nous a poussé dans ce document à faire des mesures sur site des paramètres du réseau électrique de la SBEE, an d'identier les harmoniques de courant et de tension existant sur le réseau et de procéder à une évaluation des pertes regroupant aussi bien les pertes en ligne que les pertes harmoniques. Au total sur tout le réseau de la SBEE et au sein de certains consommateurs nous pouvons noter des pertes importantes comme l'indiquent les tableaux 6.8 et 6.13.

Les pertubations harmoniques ont des eets qui impactent négativement le réseau en créant des pertes énergétiques et donc nancières aussi bien pour la SBEE que pour le consommateur et la diminution des performances au niveau du réseau. Au total il ressort ce qui suit :

Pour les producteurs et distributeurs d'électricité, ils doivent veiller au traitement des harmoniques pour plusieurs raisons :

les courants harmoniques génèrent des pertes sur le réseau et un manque à gagner compt tenu du fait que certains compteurs électriques installés sur le réseau ne comptabilisent que les courants fondamentaux à 50 HZ et ne comptabilisent pas les courants harmoniques.

ils ont le devoir de fournir une électricité non polluée, donc ils ont la res-ponsabilité de protéger l'intégrité et la abilité de leur réseau de distribution contre les eets néfastes de cette pollution.

le traitement des harmoniques permet de réduire les puissances apparentes et réactives ; ils pourront par conséquent distribuer des KVA et des KVAR

aux nouveaux abonnés sans investir dans de nouveaux moyens de production entrainant ainsi des économies d'énergie.

Les consommateurs des secteurs industriels et tertiaires,ont intérêt à traiter les harmoniques an de réduire les pertes dans la consommation et de protéger leurs équipements contre les eets néfastes des courants harmoniques.

Au regard de tout ce qui précède ce travail nous a permis de faire une radioscopie de l'énergie électrique an de savoir les problèmes et les solutions à apporter, par ailleurs nous suggérons à la SBEE de sensibiliser les consommateurs quant aux harmoniques et leurs eets ce qui lui permettra de pouvoir adopter le TPF comme facteur déterminant pour l'instauration des pénalités et des bonications an d'être conforme aux normes et standards internationaux.

Bibliographie

[1] Système d'Information Energétique (SIE) / Tableau de Bord de l'Energie (TBE), BENIN Décembre 2006 .

[2] Document d'information de la Direction Générale de l'Energie ,DGE .

[3] schneider Electric :Guides expert Basse tension ; Détection et ltrage des har-moniques ; Cahier technique

[4] Real-Paul BOUCHARD et Guy OLIVIER :Electrotechnique ; livre édition 2000.

[5] Stephonos Manias : Harmonics treatment in industrial power système ; Sémi-naire 2009

[6] AGOSSOU Ferdinand : Etude des pertubations électriques sur les installations electriques interieures des batiments tertiaires dans la ville de cotonou : etude de cas ; Mémoire pour l'obtention du Master 2ie 2010

[7] C. DE LA ROSA : Harmonics in power systems ;livre édition 2008

[8] ADJAGBE Jeremie : Etude et dimensionnement des dispositifs de ltrage antharmonique sur les tableaux Basse Tension de la SCB-Lafage ; Memoire pour l'obtention du Diplome d'ingenieur de conception ; EPAC 2010.

[9] F. LABRIQUE, G.SEGUIER, R.BAUSIER : Les convertisseurs de l'électro-nique de puissance , Tome 4, la conversion continu-alternatif, 2^ième éd, Tec Doc, Paris .

[10] Ouahid BOUAKAZ, Contribution à l'analyse des onduleurs multiniveaux, Mémoire de Magister à l'Université de BATNA en Algérie,2006.

[11] Pollution Harmonique ; problemes et solutions, conference Mai 2010

[12] DEFLANDRE Thierry, MAURAS Philipe ; les Harmoniques sur les réseaux electriques ed.EYROLLES , bd Saint-Germain Paris 5eme

[13] FELEICE Eric,2000 :Pertubations Harmoniques : eets, ori-gines,mesures,diagnostics,remèdes,2000, Dunod Paris

[14] Cahier Technique no 152 : les pertubations harmoniques dans les reseaux pollués, et leur traitement ; sept 1999. http ://WWW.schneider-electric.com.

[15] Cahier technique no 199 : la qualite de l'énergie electrique,oct.2001.

http ://WWW.schneider-electric.com.

[16] Catalogue basse tension, compensation d'énergie reactive et ltrage d'harmo-niques.

Courbes réelles obtenues avec l’analyseur

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd au poste d’entrée de Zoca

Equipements

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd au poste de distribution de Bidossessi

Récapitulatif des mesures et calcul effectué par rapport au poste de distribution de la Mairie Abomey-Calavi

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd sur le départ Calavi au poste de répartition de Maria-Gléta

Equipement

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd sur le TGBT 1 de la société CIM BENIN

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd à la sortie du transformateur de livraison 630 KVA de l’EPAC

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd sur le départ IITA au poste de répartition de Maria-Gléta

SOBEBRA(Transformateur 1600 KVA à la sobebra)

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd à la sortie du transformateur T1 de la SOBEBRA

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd à la sortie du Transformateur 1 de 630 KVA de TRANSACIER

CAPTURE D’ECRAN UAC

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd à la sortie du transformateur de 250 KVA

Equipement

UAC (Eclairage publique autoroute Godomey Akassato)

Evolution des paramètres électriques d’analyses PF, DPF, Vthd, Ithd à la sortie du transformateur de 160 KVA d’éclairage de l’autoroute

 Poste de distribution de la Zoca

Elimination de l’harmonique de rang 3