[PDF] Etude et analyse des harmoniques générés dans le réseau

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FST-FES Rapport de stage RADEEF

1

UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH

FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES

DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE

LICENCE SCIENCES ET TECHNIQUES

Génie Electrique

RAPPORT DE

Intitulé :

Réalisé par :

Zineb HAOUATE

Lamyae ELOGRI

Encadré par :

Pr Najia ES-SBAI (FST FES) Mr Ahmed AMDA (RADEEF)

Soutenu le 16 Juin 2015 devant le jury

Pr Najia ES-SBAI (FST FES) Pr Abdellah MECHAQRANE (FST FES) Pr JORIO Mohammed (FST FES)

Etude et analyse des harmoniques

générés dans le réseau électrique

MT & BT

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Dédicaces

Nous dédions ce travail :

A nos très chers

sacrifices consentis avec dévouement pour notre éducation et notre formation. ici le

A notre parrain et à tous ceux qui étaient près de nous au cours de ce stage, surtout à nos très

s sincères témoignages de notre profonde affectation et de notre haute considération.

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Remerciements

En présentant ce travail à la soutenance, nous souhaitons au préalable agréable

à la réalisation de notre travail.

Avant tout nous tenons à exprimer nos sincères remerciement à notre professeur Madame ES-

SBAI accepté de nous élaboration de ce

modeste travail. Vous nous avez apporté un grand soutien tout au long de notre stage. Nous remercions aussi notre encadrant professionnel Mr. ELMOKHTARI Mohamed pour sa sympathie, sa disponibilité le même résultat. Nos remerciements vont aussi à Pr JORIO Mohammed, responsable de la filière LST GE et à tous les professeurs qui ont contribué à notre formation. Nos profondes gratitudes, notre profond respect, et nos vifs remerciements pour les professeurs : Abdellah MECHAQRANE et JORIO Mohammed, nous sommes très sensibles à

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Sommaire

Liste des Tableaux ................................................................................................................................................... 6

Liste des abréviations .............................................................................................................................................. 7

Introduction générale .............................................................................................................................................. 8

Chapitre I :Présentation de la RADEEF ............................................................................................................. 9

I. Evolution de la RADEEF : ................................................................................................................................ 10

II. Fiche Technique de la RADEEF : ............................................................................................................... 10

III. Organigramme générale de la RADEEF : ................................................................................................. 11

IV. DĠpartement d'edžploitation d'ĠlectricitĠ ͗ .............................................................................................. 11

1. Division conduite et gestion réseau : ................................................................................................... 12

Chapitre II : ........................................................................................ 14

I. Description du phénomène: .................................................................................................................... 15

1. Définition des harmoniques : ............................................................................................................... 15

2. Origine des harmoniques : ........................................................................................................................ 16

II. L'analyse de Fourier : ............................................................................................................................... 16

III. Harmoniques et charges Electriques : ................................................................................................. 17

1. Charges linéaires et non linéaires : ........................................................................................................... 17

2. Courant absorbé par les charges non linéaires : ........................................................................................ 20

3. Exemples de charges non-linéaires :......................................................................................................... 21

4. Les types de charges non linéaires : ......................................................................................................... 21

: .............................................................................................. 25

IV. Causes et conséquences des harmoniques : ....................................................................................... 28

1. Causes des harmoniques : ......................................................................................................................... 28

2. Effets des harmoniques : .......................................................................................................................... 28

V. Les solutions Générales aux Harmoniques : ............................................................................................ 30

1. Filtres passifs : .......................................................................................................................................... 30

2. Filtres actifs: ............................................................................................................................................. 32

3. Choix de filtre approprié à utiliser ............................................................................................................ 35

Chapitre III :Cas pratique dans la RADEEF ................................................................................................... 37

I. Applications : ............................................................................................................................................ 37

I.1.Première application : ............................................................................................................................. 38

I.2.deuxième application : ........................................................................................................................... 40

II. Solutions proposées : ............................................................................................................................... 41

III. Etude financière : ................................................................................................................................. 42

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Liste des figures

Figure 1: Organigramme de la RADEEF ................................................................................. 11 Figure 2: Département exploitation électricité ......................................................................... 12 Figure 3: Distorsion de H1 (la fondamentale) par H3 (Harmonique de troisième rang) ......... 16 Figure 4: Onde du courant pour une charge linéaire ................................................................ 18 Figure 5: Schéma équivalent pour une analyse harmonique .................................................... 19 Figure 6: Onde du courant pour une charge non linéaire. ........................................................ 19 Figure 7: Schéma explicative du courant déformé ................................................................... 20 Figure 8: Influence des Harmoniques sur l'amplitude du signal .............................................. 21 Figure 9: Histogramme d'amplitude en fonction du rang d'harmonique. ................................ 21

Figure 10: Exemples des équipements non linéaires. .............................................................. 21

Figure 11: Exemple d'alternances symétriques ........................................................................ 22

Figure 12: Charge triphasée ..................................................................................................... 22

Figure 13: Redresseur triphasé avec condensateur en tête ....................................................... 23

Figure 14: Allure du courant absorbé par le redresseur. .......................................................... 23

Figure 15: Histogramme des harmoniques pour un redresseur triphasé .................................. 24

Figure 16: Schéma redresseur monophasé ............................................................................... 24

Figure 17: Allure du courant absorbé. ...................................................................................... 25

Figure 18: Spectre des harmoniques d'une charge monophasé (ordinateur). ........................... 25

Figure 19: Puissance en absence d'harmonique. ...................................................................... 26

Figure 20: Puissance apparente en présence d'harmonique. .................................................... 27

Figure 21: Addition des courants harmoniques de rang trois dans le neutre. .......................... 30

Figure 22: Structure du filtre résonant. .................................................................................... 31

Figure 23: Structure du filtre amorti. ....................................................................................... 31

Figure 24: Différents types de filtre actif. ................................................................................ 32

Figure 25: Montage d'un filtre actif parallèle. .......................................................................... 33

Figure 26: Montage d'un filtre actif en série. ........................................................................... 33

Figure 27: Combinaison parallèle-série actif (UPQC). ............................................................ 34

Figure 28: Onde fondamentale. ................................................................................................ 37

Figure 29: Spectre de rang 1. ................................................................................................... 38

Figure 30: Onde des harmoniques des rangs 3, 7, 13,21. ......................................................... 38

Figure 31: Spectre des harmoniques des rangs 1, 3, 7, 13,21. ................................................. 39

Figure 32: Courant harmonique toléré de rang 3. .................................................................... 40

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Liste des Tableaux

Tableau 1: Quelques exemples d'appareils comportant un redresseur monophasé .................. 25

Tableau 2: Avantages et inconvénients de filtre passif ............................................................ 32

Tableau 3: Avantages et inconvénients de filtre actif .............................................................. 34

Tableau 4: Principales caractéristiques de filtre passif et actif. ............................................... 41

Tableau 5: Etude financière des filtres actif et passif ............................................................... 42

Tableau 6: Eléments de comparaison entre les deux filtrages ................................................. 42

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Liste des abréviations

RADEEF :

BCC : Bureau Central de Conduite.

PA : Postes Asservis.

BT : Basse Tension 1000.

HTA : 50000.

SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition (télésurveillance et acquisition de données).

VAD : voltampère déformant.

Hz : Hertz.

THD : taux de distorsion harmonique.

FP : Facteur de Puissance.

ࡲࢉ : Facteur de crête.

FAP : filtre actif parallèle.

FAS : filtre actif série.

UPQC : Unified Power Quality Conditioner (combinaison parallèle série actif).

LYDEC : Lyonnaise des Eaux de Casablanca.

KVA : kilo voltampère.

IP : indice de protection.

MT : moyenne tension.

RBC : ratio Bénéfice /coût.

S : Puissance apparente.

P : Puissance active.

Q : Puissance réactive.

D : Puissance déformante

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plusieurs filières, dont entre autres Génie Électrique, que la Faculté des Sciences et

Techniques de Fès accorde une importance majeure aux stages effectués au sein des entités socio-économiques. Depuis de nombreuses années, les distributeurs électrique fforcent de garantir la qualité fournie. les critères de qualité ont évolué avec le prend une place prépondérante dans les systèmes de conversion de une dégradation et des perturbations de la qualité de courant dans les installations électriques. On trouve parmi ces perturbations extérieures les harmoniques. harmonique caus et de proposer des solutions pour les atténuer. de la Régie Autonome de Distribution des Eaux et Electricité de Fès (RADEEF). Tout au long et parallèlement nous avons pu mener des recherches sur les problèmes des harmoniques en basse fréquence sous le guide de nos encadrant. avantageux pour nous autant sur le plan professionnel que social. Ainsi, nous allons commencer dans le 1er chapitre ème

leurs conséquences ainsi que la détermination des solutions permettant de réduire les effets

indésirables. Ainsi, le 3ème chapitre, sera focalisé sur les applications harmoniques faites au

sein de la RADEEF. Nous terminerons enfin par une conclusion générale.

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Chapitre I :

Présentation de la

RADEEF

Dans cette partie, nous donnons une présentation générale de la RADEEF afin de clarifier le contexte de fonctionnement interne de cet établissement. Pour cela, nous

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I. Evolution de la RADEEF :

La Régie

Fès (R.A.D.E.E.F) est un établissement public à caractère industriel et commercial, doté de la

tion du

conseil municipal de la ville de Fès en date du 30 Avril 1969 et avait comme mission

principale la gestion du réseau électrique de la ville. A partir de 1970, la régie assurait aussi la

étude, la réalisation ainsi que

bénéficie d'un monopole d'Etat dans les zones urbaines de Fès puisqu'elle assure ses besoins

(ONEE).

II. Fiche Technique de la RADEEF :

Dénomination

FES. Siège social: 10, rue Mohammed El KAGHAT B.P:2007, FES.

Date de création : 1er Janvier 1970.

Forme juridique : établissement Public à caractère Commercial doté financière. Exercice comptable : du 1er janvier au 31 décembre.

Principal fournisseur : ONEE.

: 1109 agents.

Téléphone : 05-35-62-50-15.

Fax : 05-35-62-07-95.

E-mail : dg@radeef.ma

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III. Organigramme générale de la RADEEF :

divisions et des services. Cependant ils sont tous pilotés par la direction générale. Les

IV-

Ce département

le besoin de la ville de Fès. Le département d'exploitation électricité a connu de profondes

mutations, grâce à la réalisation du projet innovant BCC (Bureau Central de Conduite). Cette

innovation permet, à partir d'un bureau central de conduite, de gérer en temps réel l'ensemble

du réseau d'électricité moyenne tension de la ville de Fès. Cet accès à distance est réalisé par

l'intermédiaire des postes asservis(PA), ces derniers permettant au BCC de commander tous les postes réseaux qui sont éloignés [4].

Le département d'exploitation électricité s'occupe principalement des travaux d'exploitation

électricité, de la gestion du réseau électrique et assure aussi la mise en conformité de

l'éclairage public de la ville de Fès.

Figure 1: Organigramme de la RADEEF

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12 Ce département est formé de quatre divisions :

1. Division conduite et gestion réseau :

Notre de 3 services :

1- Service conduite du réseau: il est chargé des interventions rapides basses et moyennes

tension et ses activités principales sont : la recherche des défauts, la réparation des défauts

HTA & BT et les dépannages simples. Ce service se compose de 5 bureaux :

a. Bureau des réclamations: est chargé de la réception des réclamations téléphoniques des

abonnés et de la coordination avec le bureau intervention rapide. b. Bureau intervention BT : dont les tâches il ya les interventions sur le réseau HTA/BT,

les réparations des défauts HTA/BT, le contrôle des charges et des tensions des départs BT

ainsi que la réparation des fils coupés. c. Bureau opérateur HTA signalés par la télégestion en coordination avec le BCC. d. Bureau Central de Conduite BCC : Ses activités principales sont :

La supervision des réseaux HTA.

Suivi des puissances appelées.

Commande à distance des postes HTA/BT.

e. Bureau administrateur système SCADA: est un bureau de télésurveillance et acquisition de données (SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition) il assure les tâches suivantes:

Administration du système SCADA.

Mise à jour des bases de données du système SCADA. Développement des programmes informatique relatifs à la télégestion du réseau. Configuration des équipements de téléconduite. E

2- Service mesure & protection : a pour mission de vérifier quotidiennement les postes

sources et les réglages des protections et la recherche des défauts HTA & BT. Figure 2: Département exploitation électricité

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3- Service Télécoms : ce service a plusieurs tâches à savoir : la surveillance du réseau radio,

la maintenance la réparation et installation des équipements radiocommunication, la gestion du parc radiocommunication et la programmation des émissions/réceptions radio administratif.

V- Conclusion :

Dans cette parti RADEEF et

le département exploitation électricité dont lequel on a effectué notre stage et qui nous a

aidées à traiter notre sujet.

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Chapitre II :

Etude des phénomènes

Dans ce chapitre, nous étudions la problématique de la propagation des harmoniques dans les réseaux de distribution; notamment l'impact de cette propagation sur les différents secteurs (industriel, domestique, tertiaire), ainsi que les différents solutions pour les atténuer.

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15

I. Description du phénomène:

gradateurs, les cycloconvertisseurs) prolifèrent tant dans les équipements industriels que

domestiques. co courant et de la tension des réseaux de distribution. Ces systèmes consomment des courants non sinusoidaux, ils se comportent comme des générateurs de courants harmoniques.

court-circuit du réseau, la circulation de ces mêmes courants perturbés va également

provoquer des harmoniques et des déséquilibres de tension, lesquels vont se superposer à la tension nominale du réseau électrique [1].

Plusieurs solutions ont été présentées pour dépolluer les réseaux électriques de tout type

de perturbation de courant et de tension à savoir: les harmoniques, les déséquilibres, les

composantes réactives et les creux de tension.

1. Définition des harmoniques :

Les harmoniques sont des tensions ou des courants sinusoïdaux dont la fréquence est un

multiple entier (k) de la fréquence du réseau de distribution, appelée fréquence fondamentale

de 50 Hz. Lorsqu'elles sont combinées à la tension ou au courant fondamental sinusoïdal, les

harmoniques provoquent la distorsion de la forme d'onde de la tension ou du courant (voir figure 3). Les harmoniques sont généralement notées Hk, où k est le rang de l'harmonique [2].

Sur la figure 3, nous donnons un exemple représentant un signal déformé résultant de

1 H3 (3*50HZ).

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16 Figure 3: Distorsion de H1 (la fondamentale) par H3 (Harmonique de troisième rang)

2. Origine des harmoniques : L'augmentation sensible du niveau de la pollution harmonique du réseau électrique est une

conséquence de la prolifération des convertisseurs statiques. En effet, ces convertisseurs sont

considérés comme des charges non linéaires émettant des courants harmoniques. Ces courants

harmoniques dans les impédances du réseau électrique peuvent entrainer des tensions

harmoniques aux points de raccordement et alors polluer les équipements alimentés par le même réseau électrique [3].

II. :

courant en somme de signaux sinusoïdaux, avec différentes fréquences et amplitudes [4]. Tout

signal périodique de période T=1/f, peut se décomposer en une somme infinie de termes sinus et cosinus de fréquences multiples de f : f(t)=ܽ Où : n est un entier naturel et Ȧ=૛ૈ ૙ est une constante qui représente la moyenne de la fonction

On calcule les coefficients ܖ܉ et ܖ܊

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17

Le calcul des coefficients de la (t) se

simplifie lorsque la fonction à décomposer est paire ou impair [4]. Pour les fonctions paire où f(t)=f(-t), il en résulte que : quotesdbs_dbs26.pdfusesText_32

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