Problématique liée à la qualité de l’onde d’une installation électrique

7 juillet, 2020 | Blogue

Maurice Brisson

Maurice Brisson, ing. M.Sc.A.

Ingénieur, associé-fondateur et expert en électrique

Alex Archambault

Alex Archambault, ing.

Ingénieur électrique

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Plusieurs types de perturbations peuvent affecter à divers degrés l’alimentation des entreprises connectées à un réseau de distribution électrique. Pensons aux surtensions transitoires, aux creux de tension, aux problèmes d’harmoniques, de papillotement ou de variations de tension, ou encore d’interruptions inopinées de courte durée. Les problèmes de qualité de l’onde peuvent provenir à la fois du réseau du distributeur et des installations du client. En plus de perturber le réseau électrique de l’usine, ce type de problème, lorsqu’il est causé par les équipements d’un client donné, est susceptible de se répercuter sur le réseau du distributeur et être à l’origine d’une nuisance croisée avec d’autres clients, d’où l’origine des limites d’émissions imposées par le distributeur à chacun des clients.

Des conséquences bien réelles

Selon le type d’industrie, les conséquences d’une mauvaise qualité de l’onde peuvent varier. En voici quelques exemples :

  • Agroalimentaire: temps de cuisson inadéquat, causant même la surcuisson du produit lorsqu’il est impossible de le retirer à temps du four. Très souvent, ce problème entraîne également la perte de données liées aux paramètres d’aseptisation, obligeant l’entreprise à détruire le lot en production et à effectuer un nettoyage important avant la reprise des activités.
  • Extrusion et injection de plastique: arrêt inopiné des chaînes de production, suivi d’une accumulation de plastique nécessitant un nettoyage important avant le redémarrage et la reprise progressive de la production. Le même type de problème existe aussi dans l’industrie du verre.
  • Produits usinés: désynchronisation d’un laminoir qui occasionne la perte de matériel en production, suivie d’un nettoyage des chaînes de production pouvant durer quelques heures.
  • Fabrication de semi-conducteurs: rejet de produits à haute valeur ajoutée en cours de traitement.
  • Procédés chimiques: procédés qui comportent des risques d’explosion et d’incendie en cas d’arrêt inopiné non ordonné.

En règle générale, il est connu qu’il existe des améliorations pouvant être mises en œuvre à la fois par le distributeur électrique et par le client lui-même. En effet, ce dernier a souvent la possibilité de prévenir ce type de problème lors de l’achat de nouveaux équipements de production et en mettant en place des moyens de mitigation appropriés sur son alimentation électrique en général ou dans les secteurs problématiques.

Investigation et analyse

Les démarches d’amélioration de la qualité de l’onde électrique chez un client comprennent en premier lieu les activités suivantes :

  • Une revue complète des équipements potentiellement perturbateurs, tels que les entraînements à fréquence variable (EFV), les batteries de condensateurs et les filtres harmoniques, et tout autre procédé réputé être fortement perturbateur (p. ex. fours à arc, machines à souder, compresseurs réciproques, concasseurs, déchiqueteurs).
  • Une campagne de mesures en continu de la qualité de l’alimentation électrique, menée pendant une période de deux à quatre semaines. La supervision en continu de l’alimentation électrique permet de détecter tout risque de problème d’incompatibilité présumée entre les réseaux du client et du distributeur, tel que des perturbations se situant en dehors des critères d’acceptabilité, notamment les creux de tension, les variations de tension, les surtensions transitoires, les variations de fréquence, les courants et tensions harmoniques et le papillotement. Tout ceci avec la date et l’heure de chacun de ces événements.
  • Des mesures ponctuelles à différents endroits stratégiques du réseau de distribution du client afin de connaître la qualité de l’alimentation du réseau et le comportement des charges elles-mêmes, afin de s’assurer qu’il n’y a pas de cas d’autopollution à l’intérieur de l’usine p. ex. distorsion harmonique excessive, tension d’opération trop faible ou trop élevée, seuils de protection trop sensibles, etc.
  • La compilation par le client (date et heure de la journée) de chaque incident ayant affecté la production, accompagnée d’une brève description des problèmes observés et, plus spécifiquement, si possible, l’identification des équipements de production qui ont été affectés lors de chacun des incidents.

L’analyse des mesures qui s’ensuit permet d’identifier et de quantifier le type de perturbation liée à la qualité de l’onde électrique. Une analyse plus poussée permet également de départager les responsabilités respectives du client et du distributeur lorsque la perturbation est attribuable à un client voisin, par exemple. Cette démarche rigoureuse est essentielle afin de bien cerner la problématique et de pouvoir ainsi mettre en œuvre le moyen de mitigation approprié.

Choisir la bonne mitigation

Dans bien des cas, une partie importante des pertes de production peut être évitée en ayant recours à des solutions peu coûteuses lors d’un premier effort de mitigation. On constate parfois l’ajout de mitigations inutilement coûteuses ou inappropriées chez les clients eu égard à la problématique en présence. Cela peut survenir lorsque l’analyse de la situation problématique est effectuée par un fournisseur qui cherche à favoriser ses propres solutions au détriment d’autres options plus performantes et parfois moins coûteuses. Dans ce contexte, faire affaire avec un expert qui n’entretient pas de liens commerciaux avec des fournisseurs peut s’avérer une excellente pratique.

Lors de l’étude de mitigation, il importe d’évaluer avec le client les solutions de mitigation possibles en fonction du coût des pertes de production évitables. En effet, le délai de récupération (payback) propre à chacune des solutions est généralement très variable, c.-à-d. très court, pour les premières étapes de mitigation, et de moins en moins rapide lorsqu’on progresse avec l’application des solutions de mitigation plus coûteuses. Cependant, au-delà des pertes économiques, il faut aussi tenir compte de l’impact sur la réputation de l’entreprise, surtout lorsque cette dernière évolue dans le marché de la production juste-à-temps, où chaque arrêt de production entraîne des retards de livraison ou la reprise de la pièce faisant l’objet d’un traitement.

Ayant plus de 250 études de la qualité de l’onde à son actif, BBA dispose des équipements appropriés et réunit des ressources hautement qualifiées pour utiliser les appareils de mesure ainsi que pour compiler et interpréter les résultats. BBA dispose également d’une équipe de concepteurs chevronnés qui sont présents du début à la fin du projet pour poursuivre, si requis,  l’ingénierie des moyens de mitigation proposés, le suivi de la construction et la mise en service des projets ainsi que l’évaluation de la performance.

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