Associer un onduleur et un groupe électrogène Diesel au Maroc comme ailleurs est une solution de plus en plus utilisée pour alimenter les applications haute disponibilité telles que les salles informatiques, les télécommunications, les hôpitaux, les data centre…
Ces deux équipements ont en effet des fonctions
Complémentaires pour l‘alimentation des charges critiques.
Les onduleurs procurent une énergie de qualité et
Isolent les charges des perturbations du réseau grâce à la chaîne de double conversion redresseur/chargeur et onduleur, ils assurent, grâce à leur batterie, une autonomie de fonctionnement qui peut aller de quelques minutes à plusieurs heures.
Toutefois, plus le besoin d‘autonomie est important, plus les batteries sont encombrantes d’où l‘idée, pour les besoins de longues autonomies, de recourir à
La puissance d‘un groupe électrogène gasoil pour réduire la taille des batteries, en cas d‘absence prolongée du réseau, lorsque la limite d‘autonomie est en passe d‘être atteinte, on démarre le groupe pour alimenter l‘onduleur.
Par conséquent l’association de l‘onduleur et du groupe électrogène Diesel comporte un certain nombre d’aspects techniques qu‘il convient d‘examiner pour un fonctionnement correct de l‘ensemble et une compatibilité des caractéristiques techniques.
Les points clés de compatibilité de cette association sont :
- L’autonomie de l‘onduleur
- Les puissances nominales respectives du groupe électrogène Diesel et de l‘onduleur.
- le rejet des harmoniques
- Le démarrage du groupe électrogène gasoil
- Les courants capacitifs
- La stabilité en fréquence du groupe
L‘objet de ce dossier est d‘examiner ces éléments
Techniques et économiques importants à prendre en compte lors de l‘association d‘un système d‘ASI et d‘un groupe électrogène Diesel.
Il en ressort un certain nombre de recommandations
pratiques pour l’utilisateur intéressé par cette solution pour valider la compatibilité entre l’onduleur et le groupe électrogène :
Groupe électrogène Diesel 330KVA
Autonomie de l‘onduleur (UPS)
Pour une optimisation de la solution haute disponibilité, il est recommandé d’utiliser une autonomie de batteries bien adaptée généralement de l’ordre de 15mn, cette du- rée est largement suffisante pour exécuter les opérations listées ci-dessous:
- 3mn pour permettre aux automatismes de réseaux pour rétablir l’alimentation (disjoncteurs ré-enclencheurs, automatismes deboucles…)
- 2mn pour le démarrage, la montée en chargeet la stabilisation en température du groupe.
- une marge pour permettre d’autrestentatives de démarrage du groupe
- une deuxième marge pour compenser le vieillissement des batteries
Les puissances nominales respectives du groupe et de l‘onduleur
le dimensionnement de la puissance du groupe doit permettre l’alimentation du redresseur chargeur et la recharge des batteries lors de l’absence réseau normal,
PG : Puissance du groupe électrogène en KW PN : Puissance nominal de l’onduleur en KW
PAUX : Puissance des charges auxiliaires alimentées par le groupe
Généralement la puissance du groupe est déterminée selon la formule suivante :
PG = PN Onduleur + k PN+PAUX K 0.2
Ce coefficient varie selon le type de batteries utilisées.
Le rejet des harmoniques
Les ASI – Alimentations Sans Interruption – comme la plu- part des convertisseurs statiques prélèvent l‘énergie sur le réseau alternatif par l‘intermédiaire de redresseurs sou- vent générateurs d‘harmoniques.
Les grandeurs harmoniques s’expliquent par la variation en fonction du temps, des grandeurs électriques courants et tensions par rapport à de la sinusoïde pure (cf. fig. 1).
Cette variation est en fait composée d’un certain nombre de sinusoïdes de fréquences différentes, comprenant en- tre autres, une sinusoïde dite sinusoïde fondamentale.
L’harmonique est une des composantes sinusoïdales de la variation de la grandeur physique possédant une fré- quence multiple de celle de la composante fondamen- tale. L’amplitude de l’harmonique est généralement de quelques pour cent de celle du fondamental.
Les tensions et les courants harmoniques superposés à
L’onde fondamentale conjugue leurs effets sur les équipements utilisés. Les effets de ces courants harmoniques sont des Échauffements supplémentaires, des vibrations et des bruits dans le matériel électromagnétique.
Concernant les groupes électrogènes, ces grandeurs harmoniques ont des effets différents:
- Effets instantanés,
- Effets à terme dus aux échauffements.
Effets instantanés
Sur les systèmes électroniques (AVR : système de régulation de tension), les tensions harmoniques peuvent perturber les dispositifs de régulation, la lecture de la valeur efficace de la tension de sortie de l’alternateur est erronée.
Effets à terme
- Une difficulté de régulation de la tension de sortie du groupe
- Un échauffement des enroulements del’alternateur
Ce phénomène des harmoniques représente une difficulté technique à surpasser par la mise en œuvre de solutions adéquates non pas pour les éliminer mais pour les réduire à un taux tolérable.
pour ceci nous allons détaillé dans les chapitres qui suivent quelques définitions liées aux harmoniques, ci après le spectre des courants harmoniques illustré par la figure ci-dessous :
Valeur efficace du courant :
L’entrée de l’onduleur étant une charge non linéaire, le facteur de puissance est définie Par la relation générale :
P (kW) est la puissance active de l’ASI
S (kVA) sa puissance apparente
Du fait des harmoniques, on a :
Q (KVAR) : puissance réactive,
D (kVA): puissance déformante due à la présence des harmoniques.
Ainsi, les harmoniques, consomment en pure perte une puissance déformante qui diminue le facteur de puissan- ce d’entrée.
Distorsion en courant et tension
Le taux global de distorsion en courant ou THDI (Total Harmonic Distorsion – I pour courant), mesure l’importan- ce des harmoniques par rapport au fondamental. Le spectre précédent correspond à un taux de :
- Mettre une inductance à l’entrée du redresseur pour atténuer l’amplitude de ces harmoniques, cette solution est peu efficace.
- Installer en entrée du pont redresseur un filtre
Anti-harmonique passif de type LC accordé sur le rang à éliminer. Cette solution consiste à insérer, en plus de la présence d’une inductance de lissage, un filtre LC en parallèle sur l’entrée du redresseur-chargeur.
La self et le condensateur sont choisis de manière à ce que l’impédance du filtre soit nulle pour le courant
harmonique de rang 5, efficace THDI <5%
Déconseillé lorsque l’installation comporte un groupe électrogène le filtre de base (non compensé) ne convient pas si le groupe n’accepte pas un courant capacitif égal à 30% du courant duredresseur.
- Utiliser un filtre actif qui réagit en temps réel aux
harmoniques présents pour les éliminer suivant le mode de fonctionnement suivant :
Des tores captent le courant d’entrée du redresseur, l’électronique du filtre analyse en permanence le spec- tre harmonique et mesure donc la valeur instantanée des harmoniques H5, H7, H11, H13, H17, H19, H23, H25.
En fonction de ces valeurs, il injecte en permanence en amont les courants harmoniques nécessaires pour resti- tuer le courant résultant d’entrée nécessaire au fonction- nement du redresseur.
Cette solution avec le filtre actif est la plus performanteet permet l’élimination des harmoniques jusqu’au rang 25, par une réduction du THDI à 4 % quel que soit le taux de charge.
Demander toujours un onduleur avec un filtre actif THDI< 3% ou équipé d’un redresseur propre avec un THDI résiduel <2%
L’appel du chargeur au démarrage du groupe
La période de démarrage et d’atteinte du régime nominal du groupe électrogène Diesel dure entre 5 à 10 secondes, il faut aménager l’appel du chargeur par crainte de faire caler Le groupe, l’onduleur doit avoir un dispositif de temporisation avec une rampe de démarrage du courant du redresseur chargeur.
