Causes et effets des harmoniques dans les systèmes électriques

Qu'est-ce que la qualité de l'énergie ?

La qualité de l'énergie électrique est un indicateur de stabilité du système. Elle se mesure sur des réseaux triphasés en analysant plusieurs paramètres. En identifiant les problèmes, vous économisez de l'énergie et évitez les dégâts sur vos équipements.

Principaux symptômes d'une mauvaise qualité :

• Creux et surtensions
• Harmoniques
• Déséquilibre entre phases
• Papillotement (fluctuations dues à des charges commutées)

Que sont les harmoniques électriques ?

Les harmoniques sont des tensions ou des courants à des fréquences multiples entiers de la fréquence fondamentale (50 Hz en France). Exemples de causes :

• Démarrage de gros moteurs
• Convertisseurs statiques de fréquence (four à arc, moteurs CA)
• Alimentations à découpage (ordinateurs, LED)

Effets sur les transformateurs et disjoncteurs

Les charges non linéaires engendrent des courants harmoniques qui peuvent causer une surchauffe des transformateurs et des déclenchements intempestifs.

THD (Distorsion harmonique totale)

La THD (Total Harmonic Distortion) est la somme des effets harmoniques. Elle est souvent mesurée jusqu'à la 50e harmonique. La THD tension doit rester inférieure à 8 % ; au-delà, il faut analyser.

Le spectre harmonique permet de visualiser les niveaux par ordre (3e, 5e, etc.).

Courant vs tension

Une THD courant élevée (jusqu'à 40 %) peut être ignorée si le courant de court-circuit (ISC) est bien supérieur au courant de charge (IL). Cela limite l'impact sur la tension. Cette logique est décrite dans la norme IEEE 519.

Origine des distorsions harmoniques

Dans l'industrie, les coupables sont souvent :

• Variateurs de fréquence
• Moteurs électriques pilotés par onduleurs
• Ventilation, pompage, convoyeurs

Chaque équipement électronique introduit une distorsion ; ensemble, cela s'accumule sur le réseau.

Réduire les harmoniques dans le réseau

Deux options :

1. Installer des filtres harmoniques ciblés
2. Remplacer les transformateurs par des modèles K-factor

L'installation de filtres est plus simple et économique. Elle nécessite une analyse harmonique. Les transformateurs K-factor sont plus chers et demandent un arrêt, mais sont parfois nécessaires.

Maintenance et surveillance continue

• Intégrez les analyses de qualité électrique à votre plan de maintenance
• Choisissez des points critiques du réseau
• Mesurez toujours au même endroit
• Écoutez les opérateurs
• Réalisez des mesures sur plusieurs jours pour obtenir une vue réaliste

Une surveillance périodique vous permet d'anticiper les problèmes et d'améliorer la durée de vie des équipements.