Pour un groupe italien leader dans la production de papier, Ortea a fourni un système de compensation automatique d’énergie réactive Multimatic FV avec réactance de découplage. Le système a été conçu sur mesure pour des installations industrielles caractérisées par une distorsion harmonique élevée.
POURQUOI LES PAPETERIES GÉNÈRENT UNE FORTE DISTORSION HARMONIQUE (ET COMMENT LA RÉDUIRE)
Dans le procédé papetier coexistent de nombreuses charges électriques non linéaires : moteurs asynchrones avec variateurs utilisés dans les phases de formation, de pressage et de séchage ; pompes à vide, ventilateurs et raffineurs pilotés par VFD (variateurs de fréquence) ; sections de coupe ou d’enroulement avec dynamiques rapides et régénération ; alimentations à découpage dédiées aux auxiliaires comme l’éclairage, l’IT/OT ou les systèmes UPS. Ces dispositifs absorbent des courants non sinusoïdaux qui se propagent dans le réseau interne, entraînant une augmentation significative de la distorsion harmonique de courant (THD-I). L’impédance du réseau transforme cette distorsion en distorsion de tension (THD-V).
LES CONSEQUENCES TYPIQUES DE LA DISTORSION HARMONIQUE COMPRENNENT
- surchauffes,
- déclenchements intempestifs des protections,
- vibrations mécaniques,
- pertes accrues et dysfonctionnements des systèmes de contrôle.
Une atténuation efficace au niveau des tableaux BT de l’usine nécessite une approche combinée : une compensation automatique pour maintenir le cosφ dans une plage optimale, et des réactances de découplage (detuned) pour désaccoupler les condensateurs des harmoniques dominantes. Il est essentiel de choisir correctement la fréquence d’accord — 135 Hz dans ce cas — afin d’éviter les phénomènes de résonance et de garantir une atténuation efficace des harmoniques typiques (5ᵉ, 7ᵉ, 11ᵉ) générées par des VFD à 6/12 impulsions.
LA SOLUTION FOURNIE : MULTIMATIC FV, ACCORDÉ À 135 Hz
Principales caractéristiques techniques requises par le client et fournies :
- Modèle : Multimatic FV35V (banc de compensation avec réactance de barrage, haut de gamme).
- Tension de service (Ue) : 400 V
- Tension nominale des bancs (Un) : 550 V
- Fréquence : 50 Hz.
- Fréquence d’accord : fD = 135 Hz (facteur N = 2,7).
- Tolérance harmonique : THD-Ir% = 100 %
- Tolérance harmonique : THD-Vr% ≤ 25 % (adapté pour fonctionner également dans des réseaux à forte distorsion de tension).
- Objectif de l’installation : réduction du THD-V sur le bus jusqu’à ≤ 8 % (valeur cible de conception, dépend du spectre harmonique et de l’impédance du réseau).
- Puissance installée : 640 kvar à 400 V.
Caractéristiques de construction et équipement fourni :
- Indice de protection : IP4X ; entrée des câbles par le bas ; dimensions 1830x675x2360 mm.
- Régulateur : 8BGA (contrôle automatique des paliers) avec sectionneur embarqué et accessoire MCP5 ; tension auxiliaire 110 V.
- Courant de court-circuit admissible : 25 kA / 0,3″.
Note technique : l’accord à 135 Hz découple les condensateurs des harmoniques basses (en particulier les 5e et 7e), évite les phénomènes de résonance et limite le courant harmonique qui pénétrerait dans le banc, stabilisant ainsi le facteur de puissance même en présence de nombreux VFD et de charges fortement dynamiques.
RÉSULTATS OBTENUS
Le système a garanti un cosφ stable et une réduction des pénalités sur la facture d’électricité, même en conditions de charge partielle. La THD-V sur la barre principale a été rapprochée du seuil cible (≤ 8 %), avec une diminution des pertes supplémentaires et des surchauffes. Les variateurs et les équipements sensibles sont plus fiables, avec moins d’arrêts non planifiés de l’installation. Le tableau est évolutif et maintenable : réglage automatique par gradins, diagnostic intégré dans le régulateur et structure IP4X adaptée aux environnements industriels sévères.
L’EXPÉRIENCE ICAR DANS LA COMPENSATION D’ÉNERGIE RÉACTIVE
Ortea conçoit et réalise des systèmes de compensation d’énergie réactive sur mesure en s’appuyant sur le savoir-faire de la marque ICAR, présente sur le marché depuis plus de 50 ans. Nous proposons des solutions allant des configurations traditionnelles aux batteries avec réactances de découplage. Nous répondons aux besoins énergétiques de secteurs fortement énergivores tels que le papier, l’acier, le verre et la chimie. Notre méthodologie prévoit un dimensionnement personnalisé, une sélection rigoureuse des composants (condensateurs, réactances, protections) et une optimisation basée sur le profil harmonique réel du site. L’objectif est d’assurer une continuité de service maximale, une Power Quality élevée et un TCO (Total Cost of Ownership) optimisé sur tout le cycle de vie de l’installation.
FAQ
- Pourquoi choisir un accord à 135 Hz dans une papeterie ?
L’accord à 135 Hz représente un compromis efficace : il désaccouple les condensateurs des harmoniques 5ᵉ et 7ᵉ typiques des VFD et réduit les courants harmoniques dirigés vers la batterie, minimisant le risque de résonance sur la barre. - La compensation avec réactance élimine-t-elle toutes les harmoniques ?
Le système réduit la propagation des harmoniques basses vers les condensateurs et améliore le profil de tension. Pour les harmoniques d’ordre supérieur ou les conditions extrêmes, on peut envisager des filtres actifs ou des étages supplémentaires accordés. - Est-il toujours possible d’atteindre THD-V ≤ 8 % ?
THD-V ≤ 8 % est un objectif réaliste, mais il dépend du spectre harmonique, de l’impédance du réseau et de la puissance des charges. La vérification s’effectue au moyen de campagnes de mesures avant/après intervention et de réglages ciblés. - Quel est l’avantage pratique pour une papeterie ?
Moins d’alarmes et d’arrêts d’installation, une durée de vie plus longue pour les câbles, transformateurs et moteurs, et une facture réduite grâce à un cosφ corrigé et à des pertes plus faibles.
