Lorsqu’un certain nombre de condensateurs sont connectés ensemble, il forme une batterie de condensateurs. Ils peuvent être connectés en série ou en parallèle. Une batterie de condensateurs présente de nombreux avantages et applications. La plupart du temps, ceux-ci sont utilisés pour la compensation de puissance réactive et l’amélioration du facteur de puissance. La disposition de ceux-ci peut être effectuée dans des sous-stations ou des centrales électriques. L’unité de capacité en Farads. Une banque de condensateurs d’échelle inférieure est fréquemment utilisée dans les bâtiments industriels, les campus universitaires et les grandes communautés résidentielles pour améliorer le facteur de puissance. La nécessité d’améliorer le facteur de puissance est très critique, car un faible facteur de puissance à un moment donné perturberait l’équilibre de puissance entre les environs et entraînerait également des pénalités de la part des entreprises de distribution électrique locales.

Définition de la batterie de condensateurs

Lorsqu’un certain nombre de condensateurs sont connectés ensemble en série ou en parallèle, forme une batterie de condensateurs. Ceux-ci sont utilisés pour la compensation de puissance réactive. La connexion de la batterie de condensateurs au réseau améliore la puissance réactive et donc le facteur de puissance.

Comme indiqué sur la figure, les condensateurs sont connectés en série pour améliorer le facteur de puissance nominal. Différents matériaux comme le papier, le mica, etc. sont utilisés pour la fabrication des condensateurs en tant que matériaux isolants.

Symbole de la batterie de condensateurs

Ce symbole est souvent utilisé dans un schéma linéaire unique de la sous-station. Le symbole est représenté sur la figure suivante.

Comme indiqué sur la figure, un la batterie de condensateurs est représentée en connexion en étoile ou en delta.

Types de batteries de condensateurs

La batterie de condensateurs est classée comme suit:

• Fusionnés à l’extérieur – Pour ce type de connexion, chaque unité de fusibles est connectée à l’extérieur de la batterie de condensateurs. Cela permet d’économiser la batterie de condensateurs contre les défauts tels que la tension de surtension, la température, etc. sans interruption de l’opération.
• Fusible interne – Dans ce type, le fusible est maintenu à l’intérieur du boîtier de la batterie de condensateurs. Étant donné que la protection ne peut être assurée sans interruption, de tels bancs sont utilisés pour les bancs de condensateurs à faible cote. L’inconvénient d’une telle disposition est, en cas de défaut, que l’ensemble de l’unité doit être remplacé.
• Sans fusible – Cet appareil n’a pas de fusible placé avec la banque. Ces unités sont utilisées pour les faibles cotes et spécifications où l’unité peut être facilement remplacée.

Calcul de la batterie de condensateurs

Le calcul est une caractéristique importante qui doit être prise en compte lors de la conception d’une sous-station ou d’une communauté résidentielle. Les étapes du calcul sont les suivantes.

Pour calculer la notation de la banque, nous devons disposer des données suivantes directement sur indirectement. Le premier est le facteur de puissance. Le facteur de puissance actuel doit être calculé pour connaître le facteur de puissance souhaité. Cela peut être fait en utilisant un compteur de facteur de puissance. Le compteur de facteur de puissance est un instrument qui mesure le facteur de puissance cos ø en fonction de la charge et de la consommation d’énergie active.

Sur la base des consommations de puissance active et réactive, le facteur de puissance peut être calculé comme suit:

Epi et Eqi sont les valeurs de puissance active et réactive respectivement. Ces valeurs sont mesurées initialement ou au début d’un cycle. Le cycle fait référence à une période, cela peut être un jour ou quelques heures. De même, Epf et Eqf sont les valeurs de puissance active et réactive en fin de cycle. Une fois que nous obtenons ces quatre valeurs, nous pouvons calculer la valeur initiale du facteur de puissance.

Une fois la valeur actuelle du facteur de puissance connue, il faut ensuite connaître le facteur de puissance souhaité. C’est le facteur de puissance que nous voulons obtenir. Soit la valeur initiale cos φ1 et la valeur désirée est cos φ2. À partir des valeurs initiales et finales du facteur de puissance, la puissance active P peut être évaluée comme indiqué dans la figure ci-dessous

Comme indiqué sur la figure, φ1 est le facteur de puissance initial angle et φ2 est l’angle final du facteur de puissance. A partir de ces deux éléments, la puissance active P peut être évaluée. Après évaluation de P, la puissance réactive requise peut être calculée comme suit:

Qc=KP

Où ‘Qc’ est la puissance nominale requise de la banque, P est la puissance nominale active de la charge et K est constant. Pour évaluer la constante, une table de facteur de puissance est suivie.

À partir du tableau ci-dessus, à partir des valeurs initiales et finales du facteur de puissance, la constante K est évaluée et la cote requise est calculée.

Exemple

Trouvez la puissance nominale de la batterie de condensateurs requise pour une installation avec une puissance nominale de 300 W, 400 V. L’angle du facteur de puissance initial est Cos φ1 = 0,75 et souhaité est Cos φ2 = 0,9.

D’après le tableau, on peut voir qu’avec le facteur de puissance initial 0,75 et le facteur de puissance souhaité 0,9, la constante K est de 0,398. Par conséquent, la puissance réactive requise de la banque pour améliorer le facteur de puissance de 0,75 à 0,9 est de 0,398 * 300 = 119,4 KVar.

Batterie de condensateurs dans une sous-station

Comme nous l’avons vu, un rôle majeur de ceci est d’améliorer le facteur de puissance. Pour cette application, ces banques sont installées dans des sous-stations. Un certain nombre de condensateurs sont connectés en série pour améliorer également le profil de tension. Comme on peut le voir dans l’angle du facteur de puissance ci-dessus, lors de l’installation de cette banque, le courant du condensateur, également appelé courant de charge, est toujours en avance avec la tension.

Lors de l’ajout de la batterie de condensateurs, le courant conduit la tension, ce qui réduit l’angle du facteur de puissance. La réduction de l’angle du facteur de puissance implique une amélioration du facteur de puissance. Cela devient très important, car il fournit également une compensation de puissance réactive. La compensation de puissance réactive est l’autre résultat de l’amélioration du facteur de puissance.

L’installation de charges inductives du côté de la charge demande plus de puissance réactive. Étant donné que les charges inductives consomment de la puissance réactive pour créer le flux magnétique requis. Plus la nature inductive de la charge est plus l’exigence de puissance réactive. En d’autres termes, les charges inductives consomment de la puissance réactive. Au fur et à mesure que la puissance réactive est consommée, la charge devient plus en retard et, par conséquent, le facteur de puissance diminue. La consommation de puissance réactive entraîne un déséquilibre de la consommation d’énergie et donc plus de pertes. Cela augmenterait le fardeau de la plante.

L’installation de cette volonté permet d’injecter de la puissance réactive dans le système. Au fur et à mesure que la puissance réactive est injectée, elle améliore le bilan de puissance et réduit donc les pertes. Cela contribue également à améliorer l’efficacité de l’usine.

Spécification de la batterie de condensateurs

Nous avons vu qu’une batterie de condensateurs est utilisée pour l’amélioration du facteur de puissance et de la compensation de la puissance réactive dans une sous-station. Comme le rôle de cette banque est très important, il devient essentiel de veiller à ce que la banque soit bien maintenue. En outre, il faut voir quels paramètres de cette banque doivent être spécifiés pour l’installer dans la sous-station.

Les spécifications importantes sont

• Tension nominale – La tension nominale de celle-ci est conçue jusqu’à 110% de la tension de crête normale du système et 120% de la tension efficace normale du système. Cette cote aide la banque à supporter les pics de tension et les surtensions.
• Estimation KVaR de l’unité de condensateur – Sur la base du facteur de puissance initial et du facteur de puissance souhaité, la puissance nominale réactive de celui-ci est calculée. Il est garanti qu’avec cette puissance réactive, une puissance réactive suffisante est injectée dans le système.
• Température nominale – Afin de maintenir la température ambiante et une augmentation de la température due à la lumière du soleil, la température nominale de cette banque est calculée. Tout en considérant la température nominale, tous ces facteurs doivent être pris en compte. Un autre facteur important est l’augmentation de la température due aux pertes.
• Niveau d’isolation de base – Comme tout milieu isolant, le milieu isolant de ces bancs est également pris en compte. Le niveau d’isolation est un facteur important. D’autres appareils où ce paramètre est également pris en compte sont les isolateurs aériens, les huiles de transformateur, etc.
• Niveaux de Courant nominal.
• Temps de décharge / tension en seconde / tension
• Monophasé et triphasé

Schéma de câblage de la batterie de condensateurs triphasés

Le schéma de câblage de la batterie de condensateurs triphasés est illustré ci-dessous.

Comme le montre la figure ci-dessus, 2 batteries de condensateurs ont été connectées au réseau. Tous ceux-ci sont connectés en delta. Dans le delta, la tension de ligne est égale à la tension de phase. Cela aide à améliorer le facteur de puissance.

Applications

Certaines des applications importantes de la batterie de condensateurs ont été énumérées ci-dessous

• Compensation de puissance réactive
• Amélioration du facteur de puissance
• Contournement du bruit
• Amélioration du profil de tension
• Stockage d’énergie
• Amélioration de la qualité de puissance

FAQ

1). Pourquoi utilisons-nous une batterie de condensateurs dans la sous-station?

Ils sont utilisés pour la compensation de puissance réactive et la correction du facteur de puissance.

2). Une batterie de condensateurs économisera-t-elle de l’électricité?

Oui, l’installation d’une batterie de condensateurs améliore le facteur de puissance. Moins de facteur de puissance provoque plus de pertes et attire une amende de la commission locale de l’électricité. Donc, en installant cela, nous pouvons économiser de l’électricité.

3). Quel est le but de la batterie de condensateurs?

Il est utilisé pour la correction du facteur de puissance et la compensation de la puissance réactive.

4). Que se passe-t-il si je connecte un condensateur à la charge du générateur?

Les condensateurs et les générateurs injectent de la puissance réactive dans le système. Ainsi, la connexion d’un condensateur à la charge du générateur augmente le niveau de puissance réactive. Cela peut également provoquer une instabilité. A cet effet, on utilise des réacteurs shunt qui consomment une puissance réactive excédentaire.

5). Comment tester un condensateur avec un multimètre?

La capacité d’un condensateur peut être mesurée à l’aide d’un multimètre. Pour cela, nous devons mettre la portée du compteur en valeur ohm élevée de telle sorte qu’il puisse mesurer la capacité en farads.

Nous avons donc vu le but, le fonctionnement, les connexions et les applications de la batterie de condensateurs. Les batteries de condensateurs sont l’un des dispositifs les plus pratiques requis non seulement dans les sous-stations, mais aussi dans les établissements résidentiels et les industries. Deux aspects intéressants à cet égard sont laissés au lecteur pour réfléchir. L’un est quel est le placement idéal de la batterie de condensateurs? Cela signifie que l’endroit où la banque doit être placée, au début de l’usine, à mi-chemin ou à l’extrémité. L’autre aspect est peut-on contrôler la capacité de la batterie de condensateurs? Si oui, alors quels dispositifs auxiliaires nous devrions utiliser pour cela.