Batteries de condensateurs Basse Tension








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date de publication09.07.2017
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Spécifications pour

Batteries de condensateurs Basse Tension










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1. GENERAL

Ce document spécifie tous les besoins pour concevoir, produire et tester des équipements de compensation et filtrage basse tension ainsi que tous les équipements auxiliaires nécessaires.

Tout dispositif de compensation automatique triphasé doit être installé à l’intérieur. L’installation étant faite par d’autres, toutes les informations relatives doivent être transmises afin de permettre une installation efficace.

2. NORMES APPLICABLES

La conception de batteries de condensateurs basse tension et des accessoires sera conforme aux conditions de la dernière édition courante des normes citées ci-dessous et aux conditions spécifiques de ce document.

CEI 60831: Partie 1 et 2 - Condensateurs shunt de puissance auto-régénérateurs pour réseaux à courant alternatif de tension assignée inférieure ou égale à 1000 V.

CEI 60439-1 : Ensembles d’appareillage à basse tension.

CEI 61921 : Condensateurs de puissance. Batterie de compensation du facteur de puissance basse tension

CEI 60947 : Appareillage basse tension

Partie 2 : Disjoncteurs

Partie 4 : Contacteurs pour tension inférieure ou égale à 1000 V a.c (alternatif, continu)

IEC 60269 : Fusibles basse tension.

IEC 60289 : Bobines d’inductance.

IEC 60529 : Degré de protection procuré par les enveloppes (code IP).

UL 810 : Condensateurs

3. MANUTENTION

Un témoin de choc sera présent sur l’emballage de la batterie, en cas de chute celui se brisera pour le signaler.

La manutention pourra se faire à l’aide d’anneaux de levage présent sur le toit de l’armoire. Le design en bas d’armoire permettra de manutentionner également l’armoire à l’aide d’un transpalette ou d’un chariot élévateur.

Un talon de 10cm sera présent au dos de l’armoire, celui-ci permettra de positionner l’armoire de manière à avoir une ventilation optimale.

4. REGLES DE CONCEPTION

4-1 Température ambiante 

Les batteries de condensateurs basse tension seront conçues pour fonctionner dans les conditions de température suivantes, à l’intérieur d’une salle électrique :

Maximum : 40°C

Moyenne sur 24 heures : 35°C

Moyenne sur 1 an : 25°C

Minimum : -5°C

4-2 Altitude 

Les batteries de condensateurs basse tension seront conçues pour être installées à une altitude maximum de 2000m.

Au-delà de 2000m, prévoir un déclassement de l’équipement.

4-3 Humidité 

Les batteries de condensateurs pourront tenir une humidité relative de 50% à une température maximale de 40°C en accord avec la norme CEI 60439-1.

4-4 Conditions de pollution du site

Les batteries de condensateurs pourront fonctionner sur un site ou le degré de pollution sera de Classe 3, en accord avec la norme CEI 60815.

Définition « degré de pollution 3 » : présence d’une pollution conductrice ou d’une pollution sèche non conductrice qui devient conductrice par suite de condensation.

5. CARACTERISTIQUES DU SYSTEME ELECTRIQUE

5-1 Equipement pour réseau basse tension 

Tension nominale de l’équipement : 400 ou 415 V

Tolérance en tension (400 V) : +/-10 %

Fréquence d’utilisation : 50 Hz

5-2 Pollution harmonique Les batteries de condensateurs seront capables de résister à la pollution harmonique.

Les règles suivantes doivent être appliquées :

  • Des condensateurs dimensionnés à 400/415 V (pour un réseau 400 V) seront utilisés si la puissance en kVA des charges générant des harmoniques est inférieure ou égale à 15% de la puissance du transformateur.

  • Des condensateurs dimensionnés à 480 V (pour un réseau 400 V) seront utilisés si la puissance en kVA des charges générant des harmoniques est comprise entre 15% et 25% de la puissance du transformateur.

  • Des condensateurs dimensionnés à 480 V (pour un réseau 400 V) seront utilisés avec des selfs anti-harmoniques de fréquence 135 ou 215 Hz si la puissance en kVA des charges générant des harmoniques est comprise entre 25% et 50% de la puissance du transformateur.

  • Des solutions de filtrage seront à utiliser si la puissance en kVA des charges générant des harmoniques est supérieure à 50% de la puissance du transformateur.

6. ALIMENTATION DE PUISSANCE

L’alimentation de puissance pour les batteries de condensateurs basse tension sera : 400/415V, triphasé, 3 câbles + 1 conducteur PEN, 50 Hz

Un tableau avec les disjoncteurs en fonction de la puissance de la batterie est donnée en Annexe 1.

Raccordement : par le haut pour les coffrets, par le bas pour les armoires.

7. CONDENSATEURS

Les condensateurs seront des unités à faibles pertes, et utiliseront du film métallisé de type auto-cicatrisant. Ils seront testés selon la norme CEI 60831, partie 1 et 2.

Chaque élément sera fait à partir d’un film polypropylène à métallisation variable (sec), et sera disposé dans une enveloppe individuelle, puis remplie de résine polyuréthane.

Le condensateur ne contiendra pas de liquide (polychlorobiphényle (PCB), huile), ni de gaz (type SF6).

Un système de protection sera intégré dans chaque élément. Ce système de protection devra obligatoirement comprendre un fusible HPC et un système de déconnection par sur presseur.

Chaque élément, qui constitue les 3 phases du condensateur, contiendra obligatoirement une résistance de décharge interne, qui ne pourra pas être démonté, afin d’assurer la décharge du condensateur à une tension inférieure à 50 V sur les bornes du condensateur, 1 minute après en avoir coupé l’alimentation.

Les pertes du condensateur (en Watts) doivent être inférieures ou égale à 0.5 W/kvar, résistance de décharge inclue.

7-1 ) Enveloppe et raccordement 

Le groupe d’éléments formant le condensateur triphasé devra être placé dans une enveloppe plastique afin de résister à la corrosion et d’être isolante. Le plastique composant l’enveloppe sera auto-extinguible et de type V0 en conformité avec la norme UL 810.

Le condensateur sera de type intérieur.

Chaque condensateur sera muni de 3 bornes M8 permettant le raccordement de câble avec cosses.

Aucune mise à la terre ne sera requise.

7-2 ) Certification 

Le condensateur triphasé sera conçu et produit dans une usine certifiés ISO 9001 et ISO 14001. La certification sera disponible sur simple demande.

7-3 ) Données techniques

  • Tolérance sur la valeur de capacité : - 5, + 10 %.

  • Classe d’isolement :

Tenue 50 Hz, 1 minute : 4 kV

Tenue à l’onde de choc 1,2/50μs : 15Kv

  • Essai de tension : 2,15 Un (tension assignée de dimensionnement) pendant 10s

  • Résistances de décharges internes : tension résiduelle ≤ 50V 1 min.

  • Catégorie de température D (+55°C) :

Température maximale : 55°C

Température moyenne sur 24h : 45°C

Température moyenne annuelle : 35°C

Température minimale : -25°C

  • Couleur :

Pots : RAL 9005

Socle et capots : RAL 7030

  • Normes : IEC 60831 1/2, CSA 22-2 No190, UL810

8. REGULATEUR

Le régulateur sera de type électronique et donnera la possibilité de réaliser 6 ou 12 gradins. Deux sortes de régulateur pourront être utilisées suivant la puissance de la batterie et son type.

En option, le régulateur pourra être communiquant.

La spécification technique pourrait être comme suit :

8-1 ) Régulateur pour batteries « Classic » de puissance réactive inférieure ou égale à 120 kvar ou « Comfort » de puissance réactive inférieure ou égale à 90 kvar 

Le régulateur permettra de réaliser 6 gradins.

Affichage : écran à LED : 4 chiffres rouges (digits 7 segments)

Type de connexion : phase/neutre

Dispositif de raccordement : Insensible au sens de raccordement du TC / Insensible au sens de rotation des phases

Tension nominale : 320…460 V CA

Plage de courant de fonctionnement : 50 mA – 5,5 A

Entrée courant : TC …../ 5 A classe 1

Fréquence : 50 Hz / 60 Hz (+/- 2 Hz)

Contact de sortie : 3 A / 250 V – 1 A / 400V

Contact alarme

Le régulateur doit fournir les informations suivantes :

        • Cosinus phi

        • Valeur du Facteur de Puissance

        • Valeurs efficaces de la tension et du courant

        • Valeur de la puissance active (W)

        • Valeur de la puissance réactive (kVAr)

        • Valeur de la puissance apparente (VA)

Le régulateur doit fournir les alarmes suivantes :

          • Surtension

          • Manque de compensation (manque de kvar)

          • Surcompensation

Réglage Cosinus Phi cible : Digital, 0.85 ind...1.00 ind

Possibilité de mesurer sur les 4 quadrants : détection du sens du courant et auto-correction

Réglage du C/K : programmation automatique ou réglage manuel

Classe de précision : 1 %

Température de fonctionnement : 0 à 55°C

8-2 ) Régulateur pour batteries « Classic » de puissance réactive supérieure à 120 kvar, « Comfort » de puissance réactive supérieure à 90 kvar, ou « Harmony » 

Le régulateur permettra de piloter 6 ou 12 gradins.

Tension alimentation réseau : 110 V – 220/240 V – 380/415 V

Affichage : Ecran LCD rétro éclairé

Contact d’alarme

Le régulateur devra forcément posséder une sonde de température interne

Contact séparé pour commande d’un ventilateur dans l’armoire de compensation

Température de fonctionnement : 0 à 60°C

Paramétrage manuel ou automatique

Navigation aisée avec menu en différentes langues.

Type de raccordement : phase/phase ou phase/neutre.

Dispositif de raccordement : Insensible au sens de raccordement du TC / Insensible au sens de rotation des phases

Entrée courant : TC …..X / 5 A classe 1

Sorties : contacts secs

CA: 1 A / 400 V; 2 A / 250 V; 5 A / 120 V

CC: 0,3 A / 110 V; 0,6 A /120 V; 2 A / 24 V

Configuration des gradins : Automatique / Déconnecté

Réglage Cosinus Phi cible : Digital, 0.85 ind...0.9 cap

Réglage du C/K : programmation automatique ou réglage manuel

Fonctionnement 4 quadrants

Le régulateur doit fournir les informations suivantes :

        • Cosinus phi

        • Gradins enclenchés

        • Courant apparent et réactif

        • Taux de distorsion harmonique en tension

        • Tension, puissance

        • Température à l’intérieur de l’armoire

        • Historique des alarmes

        • Nombre de manœuvres par gradin

        • Temps de fonctionnement global de la batterie

Le régulateur devra fournir au moins 11 alarmes, dont les suivantes :

          • Cosinus phi anormal

          • Battement (régulation instable) : cette alarme devra entraîner l’arrêt complet de la régulation

          • Manque de compensation (manque de kvar)

          • Surcompensation

          • Courant trop fort

          • Tension faible

          • Surtension

          • Température élevée

          • Taux de distorsion harmonique

          • Courant faible

          • Courant élevé

8-3 ) Régulateur pour fonctions particulières

Possibilité d’installer une sonde de température externe

Possibilité de rendre le régulateur communiquant avec un auxiliaire de communication RS485 Modbus

Possibilité de réaliser des gradins fixes

Possibilité d’une double consigne du Cosinus Phi

Les informations suivantes seront disponibles

        • Temporisation entre enclenchements successifs d’un même gradin

        • Spectre des tensions et courants harmoniques (rangs 3,5,7,11,13)

        • Temps de fonctionnement par gradin

        • Taux de distorsion harmonique en courant

Les alarmes suivantes seront disponibles

        • Perte de capacité des condensateurs

        • Surcharge en courant batterie

9. CONTACTEURS

Des contacteurs seront utilisés pour commander les condensateurs. Ils seront conformes à la norme CEI 60947-4 et auront un dimensionnement qui convient à l’utilisation requise. Des contacteurs spécifiquement conçus pour la commande de condensateurs, équipés d’un bloc de contact de passage à fermeture et de résistances d’amortissement limitant le courant à l’enclenchement seront utilisés.

Les contacteurs seront capables de réaliser 300 000 manœuvres.

10. INDUCTANCES

Des selfs anti-harmoniques seront utilisées en cas de pollution harmonique (voir clause n°3).

Les selfs anti-harmoniques seront triphasées, avec un noyau en fer et un enroulement cuivre ou en aluminium.

Toutes les parties de l’inductance seront recouvertes d’un verni afin d’assurer une protection contre la corrosion.

Les selfs anti-harmoniques seront conformes à la norme CEI 60289.

Tolérance sur L : +/- 5 %

Tolérance entre phases : Lmax/Lmin < 1.07

Fréquence d’accord : 135Hz

Niveau d’isolement : 1,1 kV en conformité à la norme CEI 76

Test en tension (phase/phase et phase/neutre) : 3,3 kV 1 minute

Distance entre les bornes et la terre : 20 mm

11. CABLES

11-1 ) Câbles de circuit de commande

L’isolation PVC des câbles est de 1000 V.

La section des câbles devra être au minimum de 1.5mm² excepté pour l’alimentation du circuit de commande du régulateur qui sera de 2.5 mm². Un tableau donnant la section de câble minimum à utiliser se trouve en Annexe 2.

Chaque connexion sera identifiable grâce à des étiquettes.

11-2 ) Câbles de puissance

Le câble de puissance utilise sera entouré de PVC noir U=1000 V (isolation 1000 V), de type H07V2K.

12. CARACTERISTIQUES DE CONCEPTION

L’équipement sera placé dans une enveloppe métallique avec un degré de protection IP31 (IP21D si ventilation forcée)

Les portes de la batterie de compensation devront pouvoir être fermées à l’aide d’un outil ou d’une clef, et une protection sera assurée contre les contacts directs accidentels porte ouverte.

La ventilation des batteries sera naturelle ou forcée. En cas de ventilation forcée, celle-ci sera pilotée par une sonde de température. Afin de faciliter la mise en place de la batterie pour un ventilation optimale, un sabot de 10 cm sera présent à l’arrière de l’armoire.

Chaque batterie sera équipée d’une borne de mise à la terre de diamètre 10mm.

Les circuits auxiliaires seront alimentés soit par l’intermédiaire d’un transformateur intégré à la batterie, soit directement par le circuit de puissance.

12-1 ) Données de conception

Normes CEI : 60439-1

61921

Degré de protection : IP 31 (IP21D si ventilation forcée)

Classe d’isolement : 0,69 kV

Tenue 50 Hz, 1 minute : 2.5 kV

Niveau de court-circuit pour 1 seconde : 35 kA

Délestage de la batterie de condensateurs lorsqu’il y a fonctionnement d’un groupe électrogène (par défaut).

12-2 ) Epaisseur de l’enveloppe

L’épaisseur de la feuille de métal qui compose l’enveloppe de la batterie de compensation basse tension devra être de 1 ou 1,5 mm.

12-3 ) Traitement de surface / Peinture 

Une poudre Polyester Epoxy devra être appliquée sur une épaisseur de 30 microns.

L’époxy protège des attaques chimiques et le polyester protège des attaques mécaniques.

La peinture sera polymérisée dans un four.

La couleur de la batterie sera le RAL 9001.

12-4 ) Etiquette de marquage 

Une étiquette doit être collée dans l’armoire avec les informations suivantes :

Puissance réactive

Tension nominale

Fréquence

Conformité aux normes CEI 60439-1 et CEI 61921

12-5 ) Identification des composants

Une étiquette sera utilisée pour identifier chaque composant de la batterie de compensation : condensateurs, contacteurs, régulateur, disjoncteur (s’il y en a), selfs anti-harmoniques (s’il y en a).

13. DISJONCTEUR

Dans tous les cas, un disjoncteur de protection sera placé en amont de la batterie de compensation afin de pouvoir l’isoler. La batterie de condensateurs à installée sur un réseau où la puissance en kVA des charges générant des harmoniques est comprise entre 15% et 25% de la puissance du transformateur pourra être fournie en standard avec un disjoncteur de tête intégré.

Le disjoncteur sera dimensionné selon l’installation et les caractéristiques du réseau.

Le dimensionnement du disjoncteur sera 1,5 fois le courant nominal de la batterie complète.

Réglage recommandé du disjoncteur :

1.43 fois le courant nominal de la batterie complète, pour une batterie de condensateurs « Classic ».

1.5 fois le courant nominal de la batterie complète, pour une batterie de condensateurs « Comfort ».

1.31 fois le courant nominal de la batterie complète, pour une batterie de condensateurs « Harmony 135Hz».

14. ESSAIS A REALISER EN USINE

Des tests doivent être réalisés sur le site du fabricant en conformité avec les normes CEI appropriées.

Les tests devront inclure :

Des essais individuels pour les batteries de condensateurs :

      • Contrôle : conformité avec les spécifications

      • Test diélectrique : 2,5 kV 1 minute

      • Continuité des masses

      • Mesure des capacités individuelles

      • Test du régulateur (si présent)

      • Fonctionnement du régulateur (si présent)

Des essais individuels pour les condensateurs :

      • Essai diélectrique entre bornes (2 s) à 2,15 Un

      • Mesure de la capacité et calcul de puissance

      • Mesure de la tangente de l’angle de pertes du condensateur

Essai de type :

Des essais de type seront effectués afin d’assurer que la conception de la batterie de condensateurs satisfait aux caractéristiques spécifiées. Les essais de type seront exécutés par le fabricant, un certificat délivré par un organisme de certification indépendant et de renommée internationale sera disponible sur demande.

15. TRANSFORMATEURS DE COURANT

Le transformateur de courant devra être conforme à la norme CEI 44 et devra avoir un secondaire de 5 A, classe 1, 5 VA minimum.

Le transformateur de courant doit être fourni par le Tableautier ou l’installateur. (Se reporter aux pages du catalogue Schneider Electric Distribution Electrique).



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