Fonction et principe de fonctionnement d'une armoire de compensation de puissance réactive
I. Fonctions principales
1. Améliorer le facteur de puissance et éviter les amendes d'électricité
Dans le secteur industriel et commercial, le facteur de puissance (indicateur d'efficacité de l'utilisation de l'énergie électrique, dont la valeur idéale est de 1) est évalué par le réseau électrique. Si le facteur de puissance est trop faible (par exemple, inférieur à 0,9), le fournisseur d'électricité appliquera des pénalités supplémentaires. armoire peut augmenter le facteur de puissance à une plage admissible (généralement supérieure à 0,92), évitant ainsi les amendes.
2. Réduire les pertes en ligne et économiser l'électricité
Le courant réactif (généré par des charges inductives telles que les moteurs et transformateurs) augmente la charge de courant sur les câbles et les transformateurs, provoquant des pertes par effet Joule (ces pertes sont proportionnelles au carré du courant). La puissance réactive fournie par l'armoire de compensation peut compenser une partie de la puissance réactive inductive, réduire le courant de ligne et limiter le gaspillage d'électricité.
3. Améliorer la capacité de charge du réseau
La capacité nominale des transformateurs et des câbles est fixe. Si la proportion de courant réactif est élevée, elle occupe l'espace de transport disponible pour la puissance active (l'énergie électrique réellement utilisée). Après compensation, le courant réactif diminue, permettant au réseau de transporter davantage de puissance active et, par conséquent, d'accroître indirectement la capacité de charge des équipements.
4. Stabiliser la tension et protéger les équipements électriques
Lorsqu'un grand nombre de charges inductives démarrent ou fonctionnent, cela peut provoquer des fluctuations de tension sur le réseau électrique (telles que des chutes de tension). L'armoire de compensation peut rapidement fournir de la puissance réactive afin de limiter ces fluctuations et d'éviter d'endommager ou de dysfonctionner des équipements comme les moteurs et les convertisseurs de fréquence, en raison de l'instabilité de la tension.
II. Principe de fonctionnement
La logique de base est la suivante :
Utilisation de la « puissance réactive capacitive » pour compenser la « puissance réactive inductive » et équilibrer la puissance réactive sur le réseau électrique.
Il faut d’abord comprendre la notion de « puissance réactive ». Les charges du réseau électrique sont divisées en deux catégories :
charge active : consomme directement de l'énergie électrique pour effectuer un travail (comme les fours à résistance, l'éclairage), correspondant à la « puissance active » (P).
Charge inductive : elle ne consomme pas directement d’énergie électrique, mais nécessite l’établissement d’un champ magnétique pour fonctionner (moteurs, transformateurs, climatiseurs, etc.). Ce type de charge absorbe de la « puissance réactive inductive » (Q₁) du réseau électrique, ce qui provoque un déphasage entre le courant et la tension et réduit le facteur de puissance.
Le principe de la compensation : la puissance réactive capacitive compense la puissance réactive inductive.
Le composant principal d'une armoire de compensation de puissance réactive est le condensateur de puissance (qui peut générer une « puissance réactive capacitive Q₂ »), dont la caractéristique est opposée à celle des charges inductives : le courant précède la tension.
En cas de surintensité de puissance réactive inductive Q₁ sur le réseau électrique, l'armoire de compensation active automatiquement une quantité appropriée de condensateurs afin de dissiper la puissance réactive capacitive Q₂, permettant ainsi une compensation partielle entre Q₁ et Q₂. À terme, la puissance réactive totale sur le réseau est considérablement réduite et le facteur de puissance se rapproche de 1, atteignant ainsi l'équilibre de la puissance réactive.
Logique de commande automatique (en prenant comme exemple la « compensation intelligente » couramment utilisée)
L'armoire de compensation assure une compensation automatique grâce à l'interverrouillage du « contrôleur - contacteur / thyristor - condensateur » :
Détection : Le contrôleur collecte en continu les signaux de tension et de courant du réseau électrique, calcule le facteur de puissance actuel et la puissance réactive à compenser.
Jugement : Si le facteur de puissance est inférieur à la valeur de consigne (par exemple 0,9), le contrôleur détermine que des condensateurs doivent être mis en service ; s’il est supérieur à la valeur de consigne (par exemple 0,98), il est jugé que certains condensateurs doivent être déconnectés (pour éviter une surcompensation, car une surcompensation entraînerait une diminution du facteur de puissance dans la direction opposée, ce qui affecterait également le réseau électrique).
Exécution : Le contrôleur envoie des instructions pour connecter ou déconnecter les bancs de condensateurs correspondants via des contacteurs ou des thyristors (à réponse rapide), complétant ou réduisant précisément la puissance réactive capacitive pour maintenir un facteur de puissance stable.