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Unités de condensateurs offrant une solution pour la compensation des charges inductives

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Blocs de condensateurs

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Un groupe de condensateurs est un composant des réseaux électriques utilisé pour fournir de la puissance réactive (kvar), améliorer le facteur de puissance, réguler la tension et accroître le rendement et la stabilité des réseaux électriques. Plusieurs groupes de condensateurs sont généralement reliés entre eux pour former un parc de condensateurs installé dans les sous-stations, les réseaux de distribution, les installations industrielles et les systèmes d’énergie renouvelable.

Les unités de condensateurs sont couramment utilisées dans les réseaux électriques à moyenne et haute tension pour compenser les charges inductives telles que les moteurs, les transformateurs, les fours et les équipements industriels.

Fonctions principales
Les unités de condensateurs assurent :
·La compensation de la puissance réactive
·L'amélioration du facteur de puissance
·Le maintien de la tension
·La réduction des pertes de transport
·Une augmentation de la capacité du réseau
·Une amélioration de la qualité de l’énergie
·Une réduction des frais liés à la demande dans les réseaux industriels

Principe de fonctionnement
Les charges électriques telles que les moteurs et les transformateurs consomment à la fois :
·De la puissance active (kW) – qui effectue un travail utile
·De la puissance réactive (kvar) – qui maintient les champs magnétiques
·Les condensateurs fournissent une puissance réactive en avance pour compenser la puissance réactive inductive.

Principaux composants d’un bloc de condensateurs
1.) Élément condensateur
Le composant de base de stockage d’énergie se compose de :
·Électrodes en feuille d’aluminium
·Diélectrique en film de polypropylène
· D’huile isolante ou d’un matériau diélectrique sec
· De résistances de décharge internes
2.) Boîtier du condensateur
Assure :
· Une protection mécanique
· Une isolation électrique
· Une étanchéité aux conditions environnementales
Matériaux courants :
· Acier inoxydable
· Alliage d’aluminium
3.) Fusible interne (en option)
Fonctions :
·Protège chaque élément de condensateur
·Isole les éléments défectueux
·Améliore la fiabilité du système
4.) Résistance de décharge
Objectif :
·Réduit la tension résiduelle après la déconnexion
·Garantit la sécurité des opérations de maintenance
5.) Traversées et bornes
Assurent :
·La connexion électrique
·Une isolation entre le conducteur et le boîtier

Types de batteries de condensateurs moyenne tension
Tensions courantes :
·3,3 kV
·6,6 kV
·10 kV
·12 kV
·24 kV
·35 kV

Applications :
·Postes de distribution
·Installations industrielles
·Systèmes d’énergie renouvelable

Configurations des batteries de condensateurs
1.) Batterie de condensateurs en dérivation
Type le plus courant.
Fonction :
·Connectée en parallèle avec le réseau
·Assure la compensation de la puissance réactive
Applications :
·Postes de transformation
·Réseaux industriels
2.) Banque de condensateurs en série
Fonction :
·Raccordée en série avec les lignes de transport
·Réduit l'impédance de ligne
·Améliore la capacité de transport d'énergie
Applications :
·Lignes de transport longues
· Réseaux haute tension
3.) Banque de condensateurs à commutation automatique
Caractéristiques :
· Réglage automatique du kvar
· Commutation pilotée par un contrôleur
· Maintient le facteur de puissance cible
Applications :
· Charges industrielles variables

Exemple de caractéristiques nominales des unités de condensateurs
· BT 400 V : 5–50 kvar
·MT 6,6 kV : 100–600 kvar
·MT 10 kV : 100–1 000 kvar
·35 kV : 200–1 500 kvar
·HT 110 kV et plus : plusieurs Mvar par banc

Méthodes de protection
Les batteries de condensateurs comprennent généralement :
·Protection contre les surintensités
Protège contre :
·Les courts-circuits
·Les défaillances internes
·Protection contre le déséquilibre
Détecte :
·Les éléments de condensateur défaillants
·Une répartition inégale de la tension
·Protection contre les surtensions
Protège contre :
·Les hausses de tension du réseau
·Les transitoires de commutation
·Protection contre les surtensions
Utilise :
·Parafoudres à oxyde métallique (MOA)
·Protection contre les décharges
·Garantit des conditions de maintenance sûres.

Avantages
·Amélioration du facteur de puissance
·Réduction de la consommation de puissance réactive
·Amélioration du rendement électrique
·Amélioration de la tension
·Maintien des niveaux de tension
·Réduit la chute de tension
·Réduit les pertes
·Diminue l'intensité du courant
·Réduit les pertes au niveau des câbles et des transformateurs
·Augmente la capacité du réseau
·Libère de la capacité sur le réseau
·Permet d'accueillir des charges supplémentaires
·Avantages économiques
·Réduit les pénalités liées à la consommation d'électricité
·Améliore l'efficacité opérationnelle

Applications typiques
Réseaux électriques
·Postes de transport
·Postes de distribution
·Régulation de la tension du réseau
Installations industrielles
·Aciéries
·Cimenteries
·Exploitations minières
·Usines chimiques
·Sites de production
Énergies renouvelables
·Centrales solaires photovoltaïques
·Parcs éoliens
·Systèmes de stockage d’énergie par batterie
Bâtiments commerciaux
·Centres commerciaux
·Centres de données
·Grands complexes de bureaux

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

Un condensateur est un composant essentiel des réseaux électriques modernes, assurant la compensation de la puissance réactive, la stabilisation de la tension et une meilleure efficacité énergétique. En regroupant plusieurs unités au sein de batteries de condensateurs, les services publics et les industries peuvent améliorer les performances du réseau, réduire les pertes et renforcer la fiabilité des réseaux électriques.