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Bancs de condensateurs destinés à assurer la compensation de puissance réactive (kvar/Mvar) dans les réseaux électriques

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Bancs de condensateurs

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Un banc de condensateurs est un ensemble composé de plusieurs condensateurs reliés entre eux afin d’assurer la compensation de la puissance réactive (kvar/Mvar) dans les réseaux électriques. Les bancs de condensateurs sont utilisés pour améliorer le facteur de puissance, la stabilité de la tension, le rendement du réseau et la capacité de transport d’énergie, en fournissant de la puissance réactive en avance afin de compenser les charges inductives.

Elles sont largement installées dans les sous-stations des services publics, les installations industrielles, les centrales d’énergie renouvelable et les réseaux de distribution.

Fonctions principales
Les batteries de condensateurs sont conçues pour :
·Améliorer le facteur de puissance
·Réduire la demande en puissance réactive
·Réduire les pertes de transport et de distribution
·Améliorer la régulation de la tension
·Augmenter la capacité du réseau
·Réduire la charge sur les transformateurs et les câbles
·Améliorer la qualité globale de l’énergie
·Contribuer à la stabilité du réseau

Principe de fonctionnement
La plupart des charges électriques, telles que les moteurs, les transformateurs et les équipements à induction, consomment de la puissance réactive en retard.
Un banc de condensateurs fournit de la puissance réactive en avance pour compenser cette demande.
En réduisant le flux de courant réactif, le réseau fonctionne plus efficacement.

Principaux composants d’un banc de condensateurs
1.) Unités de condensateurs
Les éléments constitutifs de base du banc.
Composants :
·Éléments de condensateurs
·Diélectrique en film de polypropylène
·Électrodes en feuille d’aluminium
·Milieu isolant
· Résistances de décharge
2.) Équipement de commutation
Contrôle la connexion et la déconnexion des condensateurs.
Dispositifs types :
· Contacteur à vide
· Disjoncteur
· Interrupteur de coupure en charge
· Commutateur à thyristor
3.) Équipement de protection
Comprend :
· Protection par fusible
·· Relais de surintensité
·Relais de protection contre le déséquilibre
·Protection contre les surtensions
·Parafoudre
4.) Circuit de décharge
Objectif :
·Évacue l’énergie électrique stockée après la mise hors tension
·Assure une maintenance en toute sécurité
Composants :
·Résistances de décharge
·Transformateurs de tension (en option)
5.) Système de commande
Les batteries de condensateurs automatiques comprennent :
·Régulateur de facteur de puissance
·Contrôleur PLC
·Transformateur de courant de mesure
·Logique de commutation
·Interface de communication

Types de batteries de condensateurs
1.) Batterie de condensateurs en dérivation
Le type le plus courant.
Raccordement :
·Raccordé en parallèle avec le réseau électrique
Objectif :
·Fournit de la puissance réactive au niveau local
·Améliore le facteur de puissance
Applications :
·Postes de distribution
·Installations industrielles
·Installations commerciales
2.) Banque de condensateurs en série
Raccordement :
·Installé en série avec les lignes de transport
Objectif :
·Réduit l’impédance de ligne
·Améliore la capacité de transport d’énergie
·Réduit la chute de tension
Applications :
·Réseaux de transport à longue distance
·Réseaux à très haute tension
3.) Banque de condensateurs fixe
Caractéristiques :
·Raccordement permanent
·Structure simple
·Faible coût
Applications :
·Charges constantes
·Moteurs industriels
4.) Banque de condensateurs à commutation automatique
Caractéristiques :
·Ajuste automatiquement la puissance réactive (kvar) en sortie
·Maintient le facteur de puissance cible
Composants :
·Contrôleur
·Modules de commutation
·Plusieurs paliers de condensateurs
Applications :
·Charges industrielles variables
5.) Banque de condensateurs désaccordée
Caractéristiques :
·Comprend des réacteurs
·Empêche la résonance harmonique
Applications :
Systèmes comportant :
·Variateurs de fréquence
·Électronique de puissance
·Distorsion harmonique

Spécifications techniques types
·Plage de tension : 400 V – 500 kV
·Fréquence : 50/60 Hz
·Capacité : 50 kvar – 1 000 Mvar+
·Type : en dérivation / en série
·Mode de commutation : fixe / automatique
·Diélectrique des condensateurs : film de polypropylène métallisé
·Protection : fusible + protection par relais
·Refroidissement : refroidissement par air naturel
·Installation : en intérieur / en extérieur
·Normes : CEI 60871, IEEE 18

Applications typiques en tension
·400 V–690 V Correction du facteur de puissance industriel
·3,3 kV–12 kV Compensation industrielle moyenne tension
·24 kV–35 kV Postes de distribution
·66 kV–220 kV Soutien de la tension du réseau
·330 kV–500 kV Compensation de transport

Fonctions de protection
Protection contre les surintensités
Protège contre :
·Les courts-circuits
·Les défauts internes des condensateurs
·Protection contre le déséquilibre des condensateurs
Détecte :
·Les défaillances d’éléments individuels des condensateurs
·Une répartition inégale de la tension
·Protection contre les surtensions
Protège contre :
·Les surtensions de commutation
·Les tensions anormales du réseau
·Protection contre les harmoniques
Utilisée dans les systèmes équipés de :
·Onduleurs
·Variateurs de fréquence
·Fours à arc

Avantages
Efficacité énergétique
·Réduit le flux de puissance réactive
·Améliore le rendement électrique
Stabilisation de la tension
·Maintient des niveaux de tension stables
·Améliore les performances du réseau
Réduction des coûts
·Réduit les frais liés à la demande
·Réduit les pertes électriques
Augmentation de la capacité
·Libère de la capacité au niveau des transformateurs et des lignes d’alimentation
·Permet d’accueillir des charges supplémentaires
Amélioration de la qualité de l’énergie
·Réduit les fluctuations de tension
·Favorise un fonctionnement stable

Applications typiques
Sous-stations électriques
·Stabilisation de la tension de transport
·Régulation de la tension de distribution
·Amélioration de la stabilité du réseau
Installations industrielles
·Aciéries
·Cimenteries
·Installations minières
·Usines chimiques
·Usines de fabrication
Systèmes d’énergie renouvelable
·Centrales solaires photovoltaïques
·Parcs éoliens
·Systèmes de stockage d’énergie par batterie
Installations commerciales
·Centres de données
·Centres commerciaux
·Grands immeubles de bureaux

Normes applicables
·CEI 60871 – Condensateurs shunt pour réseaux électriques à courant alternatif supérieurs à 1 kV
·CEI 60143 – Condensateurs en série pour réseaux électriques
·Norme IEEE 18 – Condensateurs de puissance en dérivation
·CEI 60099 – Parafoudres
·CEI 62271 – Appareillage de commutation et de commande haute tension

Résumé des caractéristiques nominales types
·Tension du réseau : 400 V – 500 kV
·Capacité : plage de kvar à Mvar
·Configuration : fixe / commutable
·Type de compensation : compensation de puissance réactive
·Commutation : contacteur / disjoncteur / thyristor
·Protection : fusible, relais, parafoudre
·Installation : en intérieur / en extérieur
·Durée de vie : 15 à 30 ans

Un parc de condensateurs est un élément clé des réseaux électriques modernes ; il assure la compensation de la puissance réactive, améliore la stabilité de la tension, réduit les pertes et augmente la capacité du réseau. Il s'agit d'une solution économique et fiable pour améliorer les performances des réseaux électriques industriels, des réseaux de distribution et des réseaux de transport.