STG-SPI-5-Qualité de l'énergie électrique
- ue-fip-ge-stg-spi-5
- FIP Génie Electrique
Semestre : 8
Responsable(s) du contenu pédagogique
- Sylvain VOSSOT
- Damien FLIELLER
| Total coefficient : 1 |
| Total heures : 26 (12 cours, 6 TD, 8 TP) |
| Total heures travail personnel : 30 |
Prérequis
- Bilan des puissances :
- en régime sinusoïdal et non sinusoïdal (série de Fourier),
- en monophasé et en triphasé,
- Dégradation du facteur de puissance en présence de déphasage et d’harmoniques
Objectif
Objectifs : A l’issue de ce module, l’apprenti devra être capable de…
- Effectuer l’optimisation tarifaire complète d’un client : choix du mode de facturation (type de tarif, option et version), mise à niveau des différentes puissances souscrites, réduction et/ou élimination des différentes pénalités…
- Collecter et décoder toutes les données nécessaires à l’optimisation tarifaire (contrat, factures, courbes de charge, réaliser des mesures ponctuelles ou des campagnes ciblées…),
- Choisir, mettre en œuvre et paramétrer une centrale de mesure communicante. Rapatrier les mesures mémorisées et rédiger un compte rendu permettant de valoriser les choix de l’optimisation tarifaire proposée,
- Identifier les gisements d’économie d’énergie électrique possibles sur le site et proposer des solutions concrètes à mettre en œuvre. Déterminer le retour sur investissement,
- Dimensionner et choisir une batterie de compensation d’énergie réactive en prenant en compte : les variations de la charge (batterie fixe ou automatique, locale ou globale), la présence d’harmoniques de tension ou de courant (risques de résonance avec la Scc du réseau amont),
- Choisir, mettre en œuvre et paramétrer un régulateur de cos phi, choisir le pas de gradinage ainsi que les protections nécessaires.
- Déterminer le retour sur investissement de l’installation d’une batterie de compensation.
Quantifier les harmoniques de courant générés par les structures précédentes et étudier le principe, le dimensionnement et les performances des solutions de filtrage actif des harmoniques.
Programme
Contenus pédagogiques :
• Mode de facturation de l’énergie électrique en France : choix des puissances souscrites par périodes tarifaires (abonnement), consommations d’énergie active et pénalités : conséquences des dépassements et d'une mauvaise tangente phi,
• Prix du kWh facturé en rapport avec les moyens de production mis en œuvre : découpage en grille horo-saisonnière. Etude des tarifs Bleu, Jaune et Vert, options et versions.
• Optimisation tarifaire (moyens d'action possibles), suivi et management des consommations et des coûts (architecture de comptage communiquant).
• Impact environnemental : impact carbone,
• Principe de dimensionnement d'une batterie de compensation. Impacts sur la réduction du courant en ligne (chute de tension, pertes joules, dimensionnement du réseau de distribution). Compensation locale, partielle et globale). Régulation de cos phi : choix du pas de gradinage, mise en œuvre d'un régulateur de cos phi et paramétrage.
• Phénomène de résonance en présence de la compensation (interaction entre la puissance de court-circuit et la compensation). Modélisation de l'impédance équivalente vue par les harmoniques. Amplification des harmoniques de I et de U, surcharges possibles sur la distribution (câbles, protections, transformateur...), et risques pour les condensateurs.
• Cas où le réseau est "propre" et les charges polluantes (THDI), et cas d'un réseau pollué (THDU) alimentant des charges linéaires.
• Principe et critères de choix d'une batterie de compensation. Technologie des condensateurs : types standard, renforcés (H), avec self anti-harmonique (SAH). Couplage et choix des protections associées.
• Qualité de l’énergie électrique :
- Définitions et origines des phénomènes, techniques de mesurage et de surveillance,
- Impacts des non qualités sur le dimensionnement et le fonctionnement des équipements,
- Aspects réglementaires et normatifs : modalités de facturation de l’énergie électrique, qualité de fourniture en tension (EN 50-160), qualité du courant injecté (contrat CARD, EN 61000-3).
• Principes, dimensionnement et choix des différentes solutions permettant d’améliorer la qualité de l’énergie électrique et de réduire les impacts de celle-ci. Calculs de la rentabilité économique.
• Principe, dimensionnement et performances des structures permettant le filtrage actif des harmoniques de courant : montage PFC à absorption sinusoïdale, montage redresseur MLI à absorption sinusoïdale, compensateur actif d'harmoniques parallèle. Aspects normatifs.
Travail en autonomie :
- Approfondissement du cours après les séances,
- Finalisation des études de cas traitées en TD, rédaction du compte rendu d’expertise,
- Elaboration d’une feuille de calculs automatisée (Excel) pour la résolution des études de cas traitées en TD,
- Préparation des TP. Rédaction du compte rendu de TP,
- Recherche de documentations techniques et technologiques.
Contraintes pédagogiques - Méthodes pédagogiques
Contenus pédagogiques :
• Mode de facturation de l’énergie électrique en France : choix des puissances souscrites par périodes tarifaires (abonnement), consommations d’énergie active et pénalités : conséquences des dépassements et d'une mauvaise tangente phi,
• Prix du kWh facturé en rapport avec les moyens de production mis en œuvre : découpage en grille horo-saisonnière. Etude des tarifs Bleu, Jaune et Vert, options et versions.
• Optimisation tarifaire (moyens d'action possibles), suivi et management des consommations et des coûts (architecture de comptage communiquant).
• Impact environnemental : impact carbone,
• Principe de dimensionnement d'une batterie de compensation. Impacts sur la réduction du courant en ligne (chute de tension, pertes joules, dimensionnement du réseau de distribution). Compensation locale, partielle et globale). Régulation de cos phi : choix du pas de gradinage, mise en œuvre d'un régulateur de cos phi et paramétrage.
• Phénomène de résonance en présence de la compensation (interaction entre la puissance de court-circuit et la compensation). Modélisation de l'impédance équivalente vue par les harmoniques. Amplification des harmoniques de I et de U, surcharges possibles sur la distribution (câbles, protections, transformateur...), et risques pour les condensateurs.
• Cas où le réseau est "propre" et les charges polluantes (THDI), et cas d'un réseau pollué (THDU) alimentant des charges linéaires.
• Principe et critères de choix d'une batterie de compensation. Technologie des condensateurs : types standard, renforcés (H), avec self anti-harmonique (SAH). Couplage et choix des protections associées.
• Qualité de l’énergie électrique :
- Définitions et origines des phénomènes, techniques de mesurage et de surveillance,
- Impacts des non qualités sur le dimensionnement et le fonctionnement des équipements,
- Aspects réglementaires et normatifs : modalités de facturation de l’énergie électrique, qualité de fourniture en tension (EN 50-160), qualité du courant injecté (contrat CARD, EN 61000-3).
• Principes, dimensionnement et choix des différentes solutions permettant d’améliorer la qualité de l’énergie électrique et de réduire les impacts de celle-ci. Calculs de la rentabilité économique.
• Principe, dimensionnement et performances des structures permettant le filtrage actif des harmoniques de courant : montage PFC à absorption sinusoïdale, montage redresseur MLI à absorption sinusoïdale, compensateur actif d'harmoniques parallèle. Aspects normatifs.
Travail en autonomie :
- Approfondissement du cours après les séances,
- Finalisation des études de cas traitées en TD, rédaction du compte rendu d’expertise,
- Elaboration d’une feuille de calculs automatisée (Excel) pour la résolution des études de cas traitées en TD,
- Préparation des TP. Rédaction du compte rendu de TP,
- Recherche de documentations techniques et technologiques.
Contraintes pédagogiques - Moyens spécifiques
Salle avec des ordinateurs et le logiciel Excel pour les TD et l’évaluation finale de fin de module.
Mode d'évaluation
- les rapports d’expertise correspondant aux différentes études de cas traitées en TD seront notés,
- les rapports de TP seront tous notés,
- évaluation sommative en fin de module par la résolution d’une étude de cas pouvant nécessiter l’utilisation des outils de calculs automatisés réalisés durant les cours/TD.
Bibliographie
Bibliographie :
- Documents sur la facturation : EDF, ES. Grilles tarifaires.
- Catalogues et guides de la compensation : Schneider, Socomec, Frako, Enerdis, Alpes Technologies…
- Les cahiers de l’ingénierie : EDF Industrie,
- Guide de l’installation électrique : Schneider Electric
- Guide de l’ingénierie électrique des réseaux d’usines : Tec et Doc Lavoisier,
- Protection des réseaux électriques : Christophe PREVE – HERMES
- Cahiers techniques Merlin Gerin