la compensationsérie avancée
Transcript of la compensationsérie avancée
Présentée par : Bousahla Djamel El bordji Abderrahim
Devant le jury composé de:
Dr. Hadjeri Samir Maître de Conférences Univ. SBA Président
Dr. Zidi Sid-Ahmed Maître de Conférences Univ. SBA Encadreur
Dr. Gherbi Fatima Zohra Maître de Conférences Univ. SBA Examinateur
Dr. Benhamida Farid Chargé de cours Univ. SBA Examinateur
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREMinistère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université de Sidi Bel-Abbes Faculté des Sciences de l'Ingénieur
Utilisation de la compensation série avancée dans les Utilisation de la compensation série avancée dans les
réseaux électriquesréseaux électriques
&
Durant les dix dernières années, l'industrie de l'énergie électrique est
confrontée à des problèmes liés à de nouvelles contraintes qui touchent
différents aspects de la production, du transport et de la distribution de
l'énergie électrique.
♦ Des coupures trop nombreuses rendent les conditions de la vie plus
difficile.
Problématique:
♦ L’augmentation de la chute de tension due a l’augmentation de la puissance
transité.
♦ Opposition croissante à la construction de nouvelles lignes et de nouvelles
centrales .
♦ Dégradation du rendement énergétique de l’installation (pertes d’énergie).
Objectifs de notre travail :
♦ Étude des perturbations électriques et la qualité de
l’énergie.
♦ Analyse générale sur la compensation traditionnelle
de l’énergie réactive .
♦ Utilisation de la compensation série avancée de type
FACTS (TCSC: condensateur série commandé par
thyristors).
♦ Simulation du TCSC par MATLAB/SIMULINK.
Qualité de l’énergie
Assuré au client la puissance dont il
a besoin
Variation de la tension à ( 10 %)
Variation de la fréquence à ( 0.5 %)
Fournir l’énergie à un prix
acceptable
PERTURBATIONS
Déséquilibre Creux de tension Surtension Harmonique Flicker
Origines des perturbations
Défaut d’isolement
Four à arc
Machine à souder
Défaut d’isolement
Moteurs
Syn ,Asyn
Transformateurs
Déséquilibre Creux de tension Surtension
La foudre
Harmonique
Convertisseur
Four à arc
Machine à souder
Flicker
Moteurs à démarrage fréquents
Four à arc
Machine à souder
Transitoire Temporaire
Manœuvre
Défaut d’isolement
Ferro-résonance
Ligne à vide
Conséquences des phénomènes perturbateursConséquences des phénomènes perturbateurs
Effets instantanésEffets instantanés Effets différés Effets différés
Manœuvre Manœuvre des des
contacteurs contacteurs ou d’organes ou d’organes de protectionde protection
Mauvais Mauvais fonctionnementfonctionnement
ou arrêt d’une ou arrêt d’une machinemachine
Pertes Pertes énergétiquesénergétiques
vieillissement vieillissement accéléré duaccéléré du
matériel due aux matériel due aux échauffementséchauffements
La compensation traditionnelle de l’énergie réactive
δsinV.V
P 21X
Contrôle de la tension : Compensation SHUNT
Contrôle de l’impédanceCompensation SERIE
Contrôle de l’angle de phaseTransformateur déphaseur
La compensation traditionnelle shunt :
1- Compensateur synchrone:
2- Batterie de condensateur:
Principe de la compensation shunt :
Sans compensation Avec compensation
Figure 2 : Principe de la compensation shunt
La compensation traditionnelle série :
Sans compensation Avec compensation
Figure 3: Principe de la compensation série
Kse=BL/Bse
Figure 4: Caractéristique P(δ)
Les effets de la compensation série sur les systèmes électro-énergétiques: Les effets de la compensation série sur les systèmes électro-énergétiques:
1- L’effet sur la stabilité de tension:1- L’effet sur la stabilité de tension:
Figure 5:Impact de la compensation série sur la stabilité de la tension
2- L’effet sur la stabilité angulaire :2- L’effet sur la stabilité angulaire :
Figure 6:Impact de la compensation série sur la stabilité angulaire
Constitution d’un compensateur série traditionnelle
Flexible AC Transmission Systems: Systèmes de Transmission en courant Alternatif comprenant des dispositifs basés sur l'électronique de puissance qui permettent de contrôler et d’augmenter la capacité de transfert et adapte a la situation du réseau.
♦ Grand réseaux de transmission
Pour améliorer le contrôle, augmenter les capacités de transfert de puissance.
♦ Réseaux Industriels
Pour améliorer la qualité de la puissance.
Diminue les chute de tension
Généralité sur les dispositifs FACTS:
FACTS et la compensation série avancée
Classification des FACTS:
FACTS
Séries
VSCImpédance
Shunt
ImpédanceVSC
Hybrides
Séries-Shunt
TCSC
TSSC
GCSC
TCSR
SSSC
STATCOM
SSG
BESS
SMES
SVC
TCR
TSC
TCBR
TCPS
UPFC
Séries-Séries
IPFC
Autres FACTS
TCVR
TCPAR
TCPST
IPC
Les TCSC (thyristor controlled serie capacitor) sont des systèmes de compensation série qui permet :
Qu’est-ce qu’un TCSC?
♦ Accroit la longueur électrique ce qui augmente avec la longueur
♦ amélioration des oscillations de puissance
♦ améliorer la stabilité de la tension au long de la ligne
♦ Augmentation de la puissance active transité
Le TCSC permet de garder la puissance transité constante en agissant sur l’impédance de la ligne
Figure 7:Schéma d’un TCSC composé de plusieurs modules identiques
Structure du TCSC:
Condensateur série
Inductance commandé
Thyristors (tète pèche)
Varistance
(MOV)
Le TCSC permet d’obtenir une plus grande plage de variation de l’impédance (inductive et capacitive )
L’expression de l’impédance du TCSC est donné par l’équation suivante:
Figure 8:Caractéristique Z en fonction de l’angle d’allumage α
Inductive
Capacitive
1- Mode blocage :
Les thyristors n’est pas enclenchée alors le courant de la ligne passe uniquement a travers les bancs de condensateurs.
Donc le TCSC fonctionne comme un condensateur série fixe
Les trois régimes de fonctionnement de TCSC sont :
Figure 9: TCSC en mode de blocage
On décrit le facteur de compensation KB sous forme :
KB= XTCSC/ XC
2- Mode By-pass :
Les thyristors restent a l’état passant et le TCSC se comporte comme la connexion parallèle d’un banc de condensateur série et l’inductance .
La réactance totale du TCSC est donnée par l’équation suivante :
Figure 9: TCSC en mode de By-pass
3- mode de conduction partielle :
Mode Inductive Mode Capacitive
Si le thyristor Th1 est amorcer , thyristor Th2 est bloqué alors l’impédance équivalente est inductive
Si le thyristor Th2 est amorcer , thyristor Th1 est bloqué alors l’impédance équivalente est capacitive
Figure 10: TCSC en mode de conduction partielle
Problèmes engendrés Problèmes engendrés
SVCSVC STATCOMSTATCOM TCSCTCSC SSSCSSSC TCPAR TCPAR UPFCUPFC
Transit de puissance activeTransit de puissance active ++ ++ ++++++ ++++++ ++++++ ++++++
Contrôle de puissance réactiveContrôle de puissance réactive ++++++ ++++++ // // // ++++++
Contrôle de tension(permanent)Contrôle de tension(permanent) ++++++ ++++++ ++ ++ ++ ++++++
Contrôle de l’angle de transport Contrôle de l’angle de transport // // ++++++ ++++++ ++++++ ++++++
Contrôle dynamique de tension Contrôle dynamique de tension ++++ ++++++ // // // ++++++
Stabilité Stabilité ++++ ++++++ ++++ ++++++ ++ ++++++
Oscillation de puissance Oscillation de puissance ++++ ++++++ ++++++ ++++++ ++++++
Déséquilibre de phases Déséquilibre de phases ++++++ ++++++ // // // ++++++
Comparaison des FACTS
Simulation et résultats :
Les tests de performances de TCSC :
1- Fonctionnement normal
2- Réponse transitoire avec changement de référence
3- Réponse dynamique suite d’un court circuit triphasé
SIMULATION MATLAB/SIMULINK
Paramètre de TCSC : LTCR= 0.043 H
C= 21.977e-6 F
Paramètre de la ligne : R=6.0852Ω
L= 0.4323 H
Régulateur :
Kp=0.8 , Ki=4.6
Figure 11: Modèle d’un TCSC connecté dans un réseau de 500 kV
Résultats des simulations :
1- Fonctionnement normal du TCSC :
110
610
10128
2- Réponse dynamique du TCSC :
A- Changement de l’impédance de référence :
A t=2.5 s, on a applique un changement de -5% dans l’impédance de référence
B- Modification de la tension de source :
A t= 3.3 s, on a appliqué une réduction de 4% de la tension de la source 1.
Figure 12 : Variation du courant de la ligne et de TCR en fonction de temps
3- Réponse dynamique du TCSC lors d’un défaut triphasé :
A t=4 s un court circuit triphasé à été produit en amont par rapport au
TCSC pendant un temps de 0.5 s.
(a) Puissance active et réactive (c) L’angle d’Amorçage (α)
(b) L’impédance de référence et mesurée (d) Courant de TCSC
conclusionconclusion ♦ La compensation série avancée a base de thyristor propose des solutions
fiables, flexibles qui permet d’augmenter la capacité de transfert d’énergie.
♦ Les résultats obtenus, montrent que le TCSC permet de contrôler la puissance active du réseau, et d’obtenir d'excellentes performances en termes de stabilité transitoire et de résoudre le problème d’écoulement de puissance.
♦ Les perspective de développement de nouveaux types de semi conducteur amèneront encore des progrès du point de vue de la commande de la compensation série avancée.