Un banc de filtrage et de compensation H5+H7 d'une capacité totale de 7500 kvar a été fourni pour assurer simultanément l'atténuation des harmoniques et la compensation de la puissance réactive.
Depuis la mise en service, les harmoniques dominants de rang 5 et 7 ont été efficacement filtrés : l'échauffement des équipements est réduit, les interférences avec les systèmes de contrôle industriel sont atténuées, le réseau fonctionne de manière plus stable, la durée de vie des équipements est prolongée, et les pertes ainsi que les coûts d'électricité ont diminué parallèlement.
| Élément | Détails |
|---|---|
| Nom du projet | Projet d'amélioration de la qualité de l'énergie du système de stockage d'énergie Dadi en Angola à 35 kV |
| Type de projet | Rénovation de la qualité de l'énergie à 35 kV |
| Scénario d'application | Centrale de stockage d'énergie (connexion concentrée de charges non linéaires telles que les PCS) |
| Problèmes clés | Pollution par les harmoniques de rang 5 et 7 ; risque d'amplification des harmoniques et de surtension de résonance |
| Solution centrale | Banc de filtration et de compensation H5+H7, capacité totale de 7 500 kvar |
| Concept de conception | Filtration au niveau de la source, protection des équipements, compensation de l'énergie réactive (trois en un) |
| Normes applicables | IEEE 519-2022 (limites), IEC 61000-3-6 (évaluation), GB/T 14549-1993 (référence) |
| Résultats clés | Harmoniques de rang 5/7 efficacement filtrés ; facteur de puissance plus élevé ; élévation de température des équipements plus faible ; réduction de la consommation d'énergie et des coûts d'électricité |
Ce projet est une rénovation de la qualité de l'énergie à 35 kV rattachée à la centrale de stockage d'énergie Dadi en Angola, axée sur l'amélioration globale de la qualité de l'énergie du jeu de barres à haute tension. Les équipements sur site, tels que les onduleurs PCS, constituent des charges non linéaires à forte teneur en harmoniques densément concentrées — un scénario typique à forte densité de sources d'harmoniques où la pollution harmonique contraint directement l'efficacité de la production et la qualité des produits, faisant de l'atténuation des problèmes de qualité de l'énergie une exigence urgente.
Avec la construction à grande échelle de centrales de stockage d'énergie, la pollution harmonique causée par la connexion concentrée d'équipements électroniques de puissance tels que les PCS devient de plus en plus prédominante :
Les onduleurs PCS sur site sont des charges non linéaires typiques produisant un courant harmonique dominé par les rangs 5 et 7. Le courant harmonique est amplifié de plusieurs fois dans les condensateurs de compensation de l'énergie réactive, intensifiant les pertes diélectriques et l'échauffement des équipements, et présente un risque supplémentaire de surtension de résonance avec l'inductance du système. La situation de la qualité de l'énergie sur le réseau était sévère.
| Catégorie de problème | Symptômes typiques | Dimension de l'impact |
|---|---|---|
| Dommages aux équipements | L'amplification du courant harmonique et les surtensions de résonance menacent la sécurité des condensateurs et des transformateurs ; augmentation du taux de défaillance des équipements | Équipement |
| Pertes de production | La surchauffe des équipements et le mauvais fonctionnement des protections interrompent la production, limitant la production continue et la capacité | Production |
| Sécurité électrique | La distorsion harmonique provoque le mauvais fonctionnement ou le non-fonctionnement des dispositifs de protection, élargissant la portée des incidents | Sécurité |
| Coûts énergétiques croissants | Les pertes harmoniques supplémentaires augmentent les pertes sur les lignes et les équipements ; le facteur de puissance baisse ; les factures d'électricité augmentent | Économie |
| Rejets du contrôle qualité | Les interférences harmoniques provoquent des écarts de mesure et des anomalies de contrôle de processus ; le taux de rejet du contrôle qualité des produits augmente | Qualité de production |
| Dysfonctionnement des équipements de précision | Les harmoniques perturbent le contrôle industriel et les équipements de précision, provoquant des dysfonctionnements et des données anormales | Sécurité de production |
Les harmoniques contraignent l'exploitation du projet selon quatre dimensions — production, équipements, sécurité et économie :
| Dimension | Impact principal |
|---|---|
| Production | Efficacité de la production et qualité des produits compromises ; capacité contrainte |
| Équipement | Vieillissement accéléré des équipements ; durée de vie réduite |
| Sécurité | Risque accru de dysfonctionnement/non-fonctionnement des protections ; dangers pour la sécurité plus étendus |
| Économie | Pertes accrues sur les lignes et les équipements ; hausse des coûts d'exploitation |
Suivant un concept de conception trois-en-un de « filtrage au niveau de la source, protection des équipements, compensation de l'énergie réactive », une solution complète et intégrée d'atténuation de la qualité de l'énergie a été fournie :
La solution configure une batterie de filtrage et de compensation H5+H7 d'une capacité totale de 7500 kvar. Configuration clé :
| Sous-système | Description de la configuration |
|---|---|
| Branches de filtrage | Branches de filtrage accordées H5 et H7, réglées respectivement sur les 5e et 7e fréquences harmoniques, couvrant les harmoniques dominants du système |
| Batterie de condensateurs | Fournit une compensation de puissance réactive à la fréquence du réseau tout en filtrant les harmoniques |
| Dispositif de commutation | Appareillage à vide immergé dans l'huile avec suppression des réamorçages, combiné à des réactances de limitation de courant et à une fermeture synchronisée sur l'onde |
| Protection et surveillance | Protection contre les surtensions, les surintensités et les températures excessives avec surveillance de l'état de fonctionnement ; les branches défectueuses sont isolées de manière fiable en cas de conditions anormales |
| Raccordement | Raccordement en dérivation au jeu de barres de 35 kV |
| Technologie clé | Principe technique | Valeur d'application |
|---|---|---|
| Filtrage accordé | Exploite la relation entre la réactance capacitive et la fréquence (Xc = 1/(2πfC)) ; branches L-C accordées sur les fréquences des harmoniques 5 et 7 | Absorbe localement le courant harmonique, brisant le cercle vicieux de « absorption à faible impédance — échauffement à haute fréquence — amplification par résonance — vieillissement de l'isolation » |
| Protection contre la résonance | Conception de protection désaccordée appliquée | Empêche la résonance parallèle entre les branches du filtre et l'impédance du système, protégeant ainsi les condensateurs et l'isolation du système |
| Protection des équipements | Après filtrage, la contrainte de courant du condensateur et l'échauffement restent maîtrisés ; les pertes supplémentaires du transformateur et son échauffement diminuent | Évite le déclassement des équipements et prolonge leur durée de vie |
| Sécurité de commutation | Appareillage à vide immergé dans l'huile avec suppression des réamorçages, combiné à des réactances de limitation de courant et à une fermeture synchronisée sur l'onde | Garantit que l'ensemble du processus de commutation fréquente est exempt de surtensions de réamorçage et d'impact de courant d'enclenchement |
| Compensation réactive | Les branches du filtre sont capacitives à la fréquence du réseau, augmentant ainsi le facteur de puissance en parallèle | Réduit les pertes en ligne et des transformateurs, permettant d'économiser sur les coûts d'électricité |
| Protection et surveillance | Protection contre les surtensions, les surintensités et les surtempératures avec surveillance de l'état en ligne | Les branches défectueuses sont isolées de manière fiable en cas de conditions anormales, garantissant la sécurité du système |
Le projet a été mis en œuvre en cinq étapes : « enquête sur site → conception de la solution → production en usine et essais de routine → installation et mise en service sur site → réception et mise en service » :
| Phase | Contenu des travaux |
|---|---|
| 1. Étude sur site | Étude des conditions d'harmoniques et confirmation du point de raccordement achevées |
| 2. Conception de la solution | Calcul des paramètres des branches de filtrage et sélection des équipements achevés |
| 3. Production en usine et essais de routine | Production, assemblage et essais de routine achevés pour garantir la qualité des équipements |
| 4. Installation et mise en service sur site | Installation et mise en service achevées ; les essais conjoints ont vérifié les résultats d'atténuation |
| 5. Réception et mise en service | Mis en service officiel après réception |
Avec l'installation du banc de compensation par filtre H5+H7 de 7500 kvar, la qualité de l'énergie du système a été fondamentalement améliorée. La comparaison est la suivante :
| Indicateur | Avant (état actuel) | Après | Amélioration/résultat |
|---|---|---|---|
| Distorsion harmonique totale de la tension (THDu) | 7 % ~ 10 % (largement dépassé) | < 3 % | Conforme aux exigences de l'IEEE 519-2022 et du GB/T 14549-1993 (limite de 3 % pour 35 kV) |
| Teneur en courant harmonique de rang 5 | 20 % ~ 26 % | < 4 % | Substantiellement réduit |
| Teneur en courant harmonique de rang 7 | 12 % ~ 16 % | < 3 % | Forte atténuation |
| Facteur de puissance (FP) | 0,80 ~ 0,86 (très variable) | ≥ 0,95 | Conforme de manière stable |
| Élévation de température des condensateurs et des équipements | Nettement élevée | Retour à la plage normale | Amélioration nette |
| Taux de défaillance des équipements | Élevé, maintenance fréquente | Substantiellement réduit | Amélioration nette |
| Résultat | Amélioration |
|---|---|
| Atténuation des harmoniques | Harmoniques dominants de rang 5 et 7 efficacement filtrés ; courant harmonique considérablement réduit |
| Compensation réactive | Facteur de puissance relevé ; compensation efficace dès le début |
| Protection de sécurité | Risques de surintensité harmonique et de surtension de résonance éliminés |
| État des équipements | Conditions de fonctionnement des condensateurs et des transformateurs nettement améliorées |
| Dimension de valeur | Valeur apportée |
|---|---|
| Garantie de la production | Efficacité de la production et qualité des produits garanties ; capacité délivrée de manière stable |
| Investissement en équipements | Durée de vie des équipements prolongée ; coûts de maintenance et de remplacement réduits |
| Rendement économique | Facteur de puissance amélioré ; coûts d'électricité et de pertes réduits ; retour sur investissement bien défini |
| Sécurité & fiabilité | Fonctionnement du réseau plus stable ; risques pour la sécurité électrique considérablement réduits |
Ce projet fournit une référence d'ingénierie reproductible pour l'amélioration de la qualité de l'électricité dans le scénario de stockage d'énergie :
Alors que la demande d'amélioration de la qualité de l'électricité dans le stockage d'énergie, les énergies renouvelables et les applications industrielles continue de croître, nous continuerons à :
Centré sur une batterie de filtrage et de compensation H5+H7 de 7500 kvar, le projet d'amélioration de la qualité de l'électricité à 35 kV du projet de stockage d'énergie Dadi en Angola a résolu systématiquement la pollution harmonique causée par des charges non linéaires telles que les PCS, tout en fournissant simultanément une compensation réactive et une protection des équipements — rendant le réseau plus stable, les équipements plus durables et la facture d'électricité plus économique.
Nous continuerons à fournir aux clients du monde entier des solutions complètes pour la qualité de l'électricité et la sécurité des équipements électriques, soutenues par des solutions techniques professionnelles et des équipements préassemblés fiables.
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