Étude de cas 01 septembre 2023

Modélisation du réseau électrique HTA/BT

Nombre d’heures projet : 247 heures / 14 mois

Nombre de techniciens : 2 Ingénieurs Techniciens

Attente client

Pleinement engagé dans une démarche de réduction de ses émissions de CO2 et de ses consommations de gaz naturel, notre client, acteur majeur de l’industrie papetière, a mis en service en 2019 une unité de cogénération avec une chaudière biomasse (production de vapeur et production d’électricité).

Aussi, le client est engagé dans un programme d’investissements sur ses équipements de production.

Le client est confronté à divers dysfonctionnements d’origine électrique sur son site :

Un échauffement des batteries de compensation de l’énergie réactive
Une panne du transformateur principal de l’usine suite à la destruction des traversées de cloison HTB
Des défauts rencontrés sur plusieurs variateurs de vitesse

Dans ce contexte, notre client souhaite :

Identifier les contraintes de l’ensemble du réseau de distribution électrique HTA et BT du site
Identifier les influences des ajouts ou modifications des profils de charges suivant les projets

Solution DV GROUP

Nous proposons à notre client de procéder à l’analyse et la modélisation des réseaux de distribution électrique HTA/BT (incluant l’influence du projet de cogénération) et de l’accompagner sur ses prochains investissements (modélisation du réseau électrique et études des limites fonctionnelles en présence de nouveaux équipements).

PHASE 1

Réseau de distribution :

Analyse de la modification de la topologie des équipements en place (batteries de condensateurs HTA)
Étude de l’influence des courants harmoniques et des pertes dissipées par les différents composants du réseau, machine synchrone, condensateurs etc…

L’analyse montre des phénomènes de résonnance liés à l’implantation historique des batteries de condensateurs HTA, leurs puissances nominales, et les courants harmoniques générés par l’ensemble des variateurs électronique de vitesse installés sur le site. Ce constat nécessite une phase 2 de mesures sur les réseaux BT.

Projet de cogénération :

Analyse et influence des flux des courants harmoniques sur le projet
Analyse de la compensation de l’énergie réactive optimale à mettre en œuvre sur le réseau HTA

Une cogénération est composée d’une turbine de détente de vapeur et d’une machine synchrone. Les performances de production sur le réseau électrique HTA dépend de la qualité de la tension des flux harmoniques circulant sur ce réseau. Les tensions harmoniques dégradent le niveau de performance de la machine jusque 10 %. Ces expertises ont pour but de connecter l’unité de cogénération sur un réseau électrique « sain ».

PHASE 2

Analyse des différents scénarios sur les évolutions du réseau
Surveillance des taux de distorsion des harmoniques du réseau électrique (THD-U et THD-I)
- États de charges des lignes et des transformateurs
- Établir une traçabilité de la qualité de la tension
Accompagnement du client sur les prochains investissements
- Intégration des projets futurs
- Étude des limites fonctionnelles sur le réseau en présence de nouvelles charges

L’objectif est de simuler différents scenarios d’exploitation pour anticiper tout dysfonctionnement (contraintes au point d’injection, résonance, déclassement de la machine, stabilité de tension) et l’impact des phases transitoires de la machine synchrone (creux de tension, asymétrie des phases).

L’analyse a permis de déterminer les spécifications techniques des filtres actifs et des batteries de compensation de l’énergie réactive à mettre en œuvre sur site.

Matériaux utilisés

Analyseurs de réseau électrique (qualimètre) de type DRANETZ HDPQ (échantillonnage jusque 1 microseconde sur événement)
Logiciel DRAN-VIEW 7 pour la visualisation et l’analyse des données
Logiciel POWER FACTORY et modules appropriés pour la modélisation

Gains et bénéfices client

Fiabilisation du réseau de distribution électrique pour une plus grande efficience énergétique (réduction des défaillances d’équipements).
Réduction des pertes énergétiques (pertes JOULES dû aux échauffements et pertes par courants de FOUCAULT liées aux courants harmoniques), soit environ 3-4% ou 80K€ par an.
Augmentation de la durée de vie du matériel conformément aux réglementations électriques (norme EN50160).
Optimisation technique et financière des équipements de filtrage :
- Filtres actifs avec un temps de retour sur investissement d’environ 3 ans
- Remplacement des batteries de compensation HT par des batteries BT pour éviter les phénomènes de résonance électrique sur le réseau HT et sur la machine de cogénération

Expertises

Nous vous apportons des solutions d’ingénierie, de maintenance et de contrôle associées à la connaissance de vos process.

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Lamque non umbratis fallaciis res agebatur, sed qua palatium est extra muros, armatis omne circumdedit. ingressusque obscuro iam die, ablatis regiis indumentis Caesarem tunica texit et paludamento communi, eum post haec nihil passurum velut mandato principis iurandi crebritate confirmans.

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