Les analyseurs de la qualitÃ© du rÃ©seau Ã©lectrique - Mesures

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Guide d’achat Bien des analyseurs de la qualité du réseau électrique ont une face avant aveugle.Les données,traitées et mémorisées en interne,sont téléchargées à intervalles réguliers pour être visualisées à l’aide d’un logiciel spécialisées. Lem Alpes Technologies « Tous les industriels ont un jour ou l’autre des problèmes de production,qui les oblige parfois à déclasser un lot,voire à le détruire.Tous cherchent ce qui a pu se passer. Et une des causes possibles,c’est une perturbation importante au niveau de l’alimentation électrique.Certains industriels installent donc des appareils de contrôle à poste fixe, afin de savoir si le problème ne vient pas du réseau », explique David Guillot, responsable “Applications Qualimétrie”à Enerdis (groupe Chauvin Arnoux). Il cite aussi un autre exemple, quoique marginal. Certains exploitants de réseaux électriques locaux sous-traitent l’entretien de leurs réseaux; afin de s’assurer que la maintenance est bien assurée, ils installent des analyseurs à poste fixe. La plupart des industriels ne cherchent pas à mesurer en permanence leur réseau électrique. Ils se contentent souvent de le contrôler pendant une semaine (c’est ce que prescrit l’EN50160) ou quelques semaines, un peu plus si des problèmes sont mis en évidence. Dans ce cas, un appareil portable fera l’affaire. Il en existe pas mal sur le marché, tous capables de mesurer les paramètres spécifiés dans l’EN50160. « Au moment de l’achat d’un appareil,il faut s’assurer que toutes les mesures sont faites simultanément.Ce n’est en effet pas systématique », conseille M. Demuynck (LEM). Quand il s’agit de rechercher des causes d’une anomalie, la mesure de la qualité de la tension ne suffit évidemment pas. « Pour contrôler le comportement d’une installation électrique,il faut obligatoirement s’intéresser au courant,qui est beaucoup plus perturbé que la tension », rappelle M. Guillot. Un paramètre important intervient ici : c’est l’analyse des perturbations, mise en œuvre sur tous les perturbographe (voir notre article sur le sujet dans ce même numéro). Les instruments d’analyse électrique sont également indispensables lorsque l’on veut installer certains équipements sur un site industriel, comme par exemple un transformateur, des équipements de rephasage, des équipements d’éclairage ou un variateur de vitesse sur un moteur, par exemple. D’un cas à l’autre, on ne s’intéressera pas aux mêmes paramètres. Pour certains d’entre eux, une valeur absolue globale suffira, pour d’autres il faudra une analyse détaillée du signal. Ici, le choix des appareils n’est pas facile. Il faut faire le tour de ce qui existe, ne pas trop s’attarder aux appellations des produits. Par exemple, un analyseur de puissance électrique fait beaucoup plus que restituer les signaux de puissance. Il faut aussi prendre en compte les capacités d’enregistrement des instruments, qui deviennent de plus en plus importantes. Lors du choix, il faut aussi savoir si on veut faire toutes les analyses sur le site. Certains instruments disposent de tout ce qu’il faut pour cela, avec un écran graphique, une fonction oscillo et d’importantes capacités de stockage. D’autres ont une face avant aveugle et nécessitent un PC pour effectuer le traitement. D’autres encore ont un écran pour visualiser les paramètres essentiels mais tirent toute leur quintessence du logiciel de traitement sur PC qui leur est associé. Dans certains cas, l’instrument est en quelque sorte un frontal d’acquisition universel et c’est le logiciel qui en fait un contrôleur de puissance, un perturbographe ou un analyseur de puissance (dans ce cas, le logiciel est modulaire et le prix est établi module par module). Vous trouverez dans les tableaux les principaux équipements qui permettent de faire une analyse d’une installation électrique. Les caractéristiques sont extrêmement nombreuses, nous nous en sommes tenus à quelques-unes d’entre elles. Certaines, pourtant importantes, n’ont pas été mentionnées, faute de place. Elles n’en sont pas moins importantes. Les niveaux des tensions et des courants d’entrée ont par Appareils en rack et poste fixe Constructeur Modèle Caractéristiques principales Alpes Technologies Alptec 2000 Deux versions en rack 12 et 19 pouces – 4U/4I – Ech. à 10,2 kHz/voie - EN 51160 (GP Technologie) – Mesures de P, Q, R, S, PF, tan ϕ, etc. – Mémoire de 32 Mo à 512 Mo - Enerdis MAP5000* En rack 19 pouces ou 1/2 rack (possibilité de mettre deux appareils côte à côte dans (Chauvin Arnoux) un même rack) – 4U/4I – Ech. à 12,8 kHz – 4E/4S TOR, 4E/4S analogiques – 8 à 32 Mo MAP 5200* Rack 19 pouces – 4U/4I - Ech. à 12,8 kHz (1 MHz pour les transitoires) – 8 à 16 E TOR, 4 à 8 S TOR, - 4E et 4 à 16 S analogiques – Mémoire de 8 à 64 Mo MAP 6000* Idem MAP 5200, mais éch. A 37,5 kHz Fluke 1951/1952 4U/5I – 6,4 Kéch./s sur 14 bits – Tous paramètres EN50160 plus puissance, énergie, PF - Capture de transitoires130 µs – Stockage de 96 000 événements - 31,5x29,4x15,2 cm 1958/1959 Idem modèle précédent mais 2 Méch/s et capture transitoires 500 ns LEM QWave Power 3U/3I - Ech. à 10,2 kHz/voie - EN 51160 - – Mesures de P, Q, R, S, PF, cos ϕ, etc. – Mémoire de 4 Mo à 20 Mo - QWave Silver Rack 19 pouces - 3U/3I à 6U/6I (pour contrôler deux transfos) - EN 51160– Mesures de P, Q, R, S, PF, cos ϕ, etc.– Mémoire de 4 Mo à 20 Mo - BEN 6000 Appareil pour le contrôle des réseaux de transport du courant électrique *Mesures conformes à l’IEC 61000-4-30 – Logiciel NRG Center restituant les paramètres de base plus options pour l’analyse avancée (harmoniques, perturbations), le comptage, le management (envoi de messages d’alertes) et la configuration personnalisée des vues d’écran. 66 MESURES 770 - DECEMBRE 2004 - www.mesures.com
Guide d’achat Des tarifs à la hausse Yokogawa (MB Electronique) Les analyseurs de puissance électrique affichent les formes d’ondes avec une définition élevée. Ils apportent une aide précieuse dans de nombreuses applications (pour par exemple installer un variateur de vitesse). exemple une incidence sur la facilité d’utilisation des instruments. Pour les mesures électriques comme pour toute mesure, le rôle du capteur est essentiel. Bien sûr, on dira qu’ici les shunts ou les transformateurs de courant sont d’une grande simplicité. Hervé Mougeot, responsable de projet “Power Quality” chez Lem invite cependant à une certaine prudence : « Les industriels se soucient trop peu du capteur. Même ceux qui achètent des appareils haut de gamme n’utilisent pas toujours le capteur le mieux adapté. Du coup, certaines mesures sont faussées. C’est plus particulièrement le cas des mesures de puissance car les capteurs utilisés introduisent un déphasage du courant.Nos appareils Topas et Ben corrigent le déphasage avant de faire le calcul de la puissance ». M. Mougeot évoque aussi les transformateurs de courant, dont la bande passante (1,5 kHz, valeur typique) est trop limitée pour permettre de mesurer les harmoniques de rang élevé. Rappelons que le capteur est la principale activité du constructeur suisse (les applications se situent à l’intérieur des équipements, comme les voitures par exemple). Des normes très suivies Notre confrère L’Usine Nouvelle a publié dans son numéro du 10 novembre dernier un intéressant dossier sur l’ouverture du métier de l’électricité. Depuis le 1 er juillet dernier, 3,5 millions de professionnels sont désormais libres de choisir leur fournisseur d’électricité. Sur les 19 000 sites qui ont choisi de ne plus être au “tarif”, les deux tiers ont quitté EDF et s’approvisionnent désormais auprès de Electrabel, Snet-Endesa, Poweo, Direct Energie, Gaz Electricité de Grenoble ou un des nombreux distributeurs locaux. Cette ouverture à la concurrence aurait dû logiquement se traduire par une baisse des tarifs. C’est tout le contraire qui s’est produit. Le MWh, qui coûtait autour de 18 euros en 2000 à la fin du monopole EDF, coûtait 23 euros en mars 2003 et il continue d’évoluer à la hausse pour se situer autour des Dranetz (MB Electronique) 34 euros aujourd’hui (pour certains profils de consommation, il atteindrait les 55 euros le MWh…). La tendance est la même en Allemagne. Si outre-Rhin, la hausse des prix peut s’expliquer par la hausse du cours du pétrole (62 % de l’électricité consommée est produite à partir de l’énergie fossile), elle est plus difficile à justifier en France, où seulement 5,2 % de la production d’électricité est basée sur des énergies fossiles (le nucléaire représentant 78 %). « Personne ne comprend », souligne notre confrère. Certains producteurs avancent comme argument que les réglementations en matière de protection de l’Environnement et les taxes ont augmenté les coûts. Ils soulignent aussi qu’avec les prix pratiqués par le passé, ils n’avaient plus les moyens d’amortir leurs investissements et qu’un réajustement des prix était donc nécessaire… Les analyseurs de terrain gagnent en performance mais aussi en convivialité.Le modèle présenté ici réalise l’acquisition de transitoires,il teste des réseaux 50 Hz et 400 Hz et il est doté d’un écran tactile. La normalisation joue un rôle très important dans la mesure électrique. La norme que l’on rencontre le plus fréquemment dans les documentations est l’EN50160 du Cenelec. Celleci définit les paramètres qui permettent de qualifier la tension délivrée par un réseau électrique. Elle définit donc ce que l’on doit mesurer. Les paramètres les plus courants sont la tension efficace, les coupures, les creux de tension, les surtensions, le flicker, la fréquence, les harmoniques (jusqu’au rang 40), le déséquilibre du système triphasé. Il existe ensuite un certain nombre de normes qui indiquent la façon dont un paramètre doit être mesuré. Le gros intérêt de ces normes est de permettre de comparer des résultats de mesure, indépendamment de la marque et du modèle d’appareil utilisé.Trois normes sont ici plus particulièrement importantes. L’IEC 61000-4-7 porte sur la mesure des harmoniques. Cette norme a été publiée en 1993 et elle a été révisée en 2002. Désormais, les interharmoniques sont pris en compte dans le calcul, ce qui n’était pas le cas de la première version de la norme. La version 1993 de la norme va être progressivement abandonnée (la date limite d’utilisation a été fixée au 1 er octobre 2005). Rappelons que les harmoniques sont les multiples de la fréquence du secteur (50 Hz). Mais dans les installations, les électroniques à découpage travaillent un peu à toutes les fréquences et génèrent leurs propres harmoniques. Ces harmoniques se situent fatalement entre les harmoniques du secteur (d’où le nom d’interharmoniques). L’IEC 61000-4-15 concerne la mesure du flicker (papillotement). Le flicker est mesuré à court terme et à long terme. Le flicker dit de courte durée (ou Pst) est mesuré sur un intervalle de temps de 10 minutes. Le flicker dit de longue durée (ou Plt) est quant à lui calculé sur deux heures en utilisant 12 valeurs de flicker de courte durée. L’IEC 61000-4-30 est une norme relativement récente (la première édition date de février 2003) et elle porte sur la mesure de la qualité de l’alimentation. Elle précise la façon dont doivent être mesurés tous les paramètres définis par l’EN 50160 mais elle est indépendante de celle-ci (elle indique en effet des méthodes de mesure, sans fixer des seuils). Les effets des transducteurs placés entre le réseau et l’appareil de mesure sont pris en compte mais ne sont pas traités en détail. Les précautions à prendre pour installer des instruments de mesure sur des circuits sous tension sont indiquées dans la norme. Enfin, la norme se décline en deux versions, “A” et “B”, qui se différencient au niveau de l’incertitude de mesure associée à chaque paramètre mesuré (la version “A” est la plus sévère). Jean-François Peyrucat MESURES 770 - DECEMBRE 2004 - www.mesures.com 67
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