Harmoniques dans les systèmes électriques modernes : Définition, causes et solutions

La compréhension des harmoniques: une préoccupation croissante dans les systèmes électriques

Alors que les systèmes électriques modernes évoluent avec les progrès rapides de l'électronique de puissance, une question est devenue de plus en plus critique mais souvent négligée: les harmoniques.L'intégration de dispositifs semi-conducteurs de haute puissance tels que les thyristorsLes réseaux électriques ont connu une augmentation significative des charges non linéaires dans les réseaux électriques. Ces charges déforment la nature sinusoïdale des formes d'onde de courant et de tension.résultant en harmoniques un défi majeur de qualité de l'énergie qui ne peut plus être ignoré.

Dans les systèmes antérieurs dominés par des charges linéaires, la qualité de l'électricité était largement de la responsabilité des services publics.indicateurs de qualité de la puissance tels que les harmoniquesUne compréhension claire des harmoniques est essentielle pour toute personne impliquée dans la conception, le fonctionnement ou le dépannage d'un système.

1Quels sont les harmoniques?

Selon la norme nationale chinoise GB/T 24337 (Qualité de l'énergie - Interharmoniques dans les réseaux électriques publics),les harmoniques sont définies comme les composantes d'un signal électrique dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale du système.

En Chine, la fréquence standard de la grille est de 50 Hz. Les harmoniques à 100 Hz, 150 Hz, 200 Hz, etc., sont donc appelées 2e, 3e, 4e harmoniques, etc. Les harmoniques peuvent être classées de deux manières principales:

Par séquence: séquence positive, séquence négative et séquence zéro.

Par multiples de fréquence:

• Harmonics d'ordre impair(3ème, 5ème, 7ème, etc.)
• Harmonics d'ordre pair(2ème, 4ème, 6ème, etc.)

Les harmoniques impaires sont plus fréquentes dans la pratique et peuvent être surveillées via des données de back-end du système ou des outils d'analyse de la forme d'onde.

2Quelles sont les causes des harmoniques?

Les harmoniques proviennent généralement lorsque des tensions sinusoïdales sont appliquées à des charges non linéaires.

• Équipement électronique de puissance: entraînements à fréquence variable (VFD), redresseurs et onduleurs, qui génèrent des harmoniques dominantes de 3e, 5e, 7e et plus haut ordre.
• Machines industrielles: fours à arc, éclairage fluorescent et chauffe-eau par induction.

Ces dispositifs perturbent la relation linéaire entre tension et courant, provoquant une distorsion de la forme d'onde et l'injection de courants harmoniques dans le système.défaillance de l'isolation, dysfonctionnement de l'équipement, faux déclenchement, et même instabilité généralisée du système.

Ces dernières années, la croissance des systèmes d'énergie renouvelable (p. ex. photovoltaïque et éolienne) a entraîné l'introduction de plus d'onduleurs et de convertisseurs dans le réseau.augmentation de l'empreinte harmonique et imposer des exigences plus élevées au contrôle moderne du système d'alimentation.

3Comment atténuer les harmoniques: une stratégie à multiples volets

Une atténuation harmonique efficace nécessite une combinaison de conception proactive, de sélection stratégique des équipements et de technologies correctives.

(1) Contrôle du côté de la source: La méthode la plus rentable et la plus complète. En optimisant la conception de la charge et en sélectionnant des dispositifs à faible harmonie, la génération d'harmoniques peut être minimisée à la source.

(2) Protection des équipements: Pour les dispositifs sensibles, appliquer des stratégies d'isolement ou d'atténuation des interférences électromagnétiques (EMI) pour réduire l'impact des harmoniques.

(3) Solution de filtration:

• Filtres passifs: rentable et adapté au filtrage des harmoniques spécifiques à fréquence fixe.
• Filtres actifs: plus polyvalent et efficace dans des environnements dynamiques mais à un coût plus élevé.

Note: le déploiement du filtre doit être soigneusement évalué pour éviter toute résonance potentielle avec la grille.

Conclusion

La distorsion harmonique est un problème de plus en plus urgent dans les systèmes d'énergie modernes.et d'atténuer les harmoniques doit devenir une pratique standard pour les ingénieurs et les professionnels de l'énergie. Avec les connaissances et les outils appropriés, la qualité de l'énergie peut être sauvegardée, assurant à la fois fiabilité et efficacité dans la prochaine génération de réseaux électriques.

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