Analyse de l'influence des harmoniques sur la puissance électrique

Sources d'harmoniques

Les harmoniques sont générées pour de nombreuses raisons, ce qui explique la multitude de sources et la diversité des équipements concernés. Parmi les principales sources d'harmoniques figurent les groupes de transformateurs du réseau électrique, les fours à arc électrique industriels, les dispositifs électroniques de puissance monophasés de grande taille, ainsi qu'une large gamme de redresseurs et de régulateurs de tension alternative.

Analyse nuisible des harmoniques

La présence d'harmoniques dans le réseau électrique équivaut à une source de pollution, l'objet principal de cette pollution étant l'environnement électromagnétique. Composante essentielle du réseau, l'environnement électromagnétique présente différents risques selon le niveau d'harmoniques. Même une faible nuisance peut réduire l'efficacité des équipements électriques, tandis que les conséquences les plus graves peuvent compromettre la stabilité et la sécurité du réseau et endommager les équipements. Les dommages liés à la génération d'harmoniques comprennent notamment les aspects suivants :

(1) Sous l'effet des harmoniques, l'équipement électrique subit une surchauffe anormale, entraînant des pertes supplémentaires excessives. Bien que l'écart entre le courant harmonique et le courant fondamental soit important, la présence d'harmoniques aggrave l'effet de peau, augmentant ainsi la résistance effective. Certains équipements spécifiques, comme ceux à noyau de fer, peuvent également engendrer d'importantes pertes par courants de Foucault et par hystérésis. Une distorsion significative de la forme d'onde, associée à une onde de forte amplitude, intensifie les décharges partielles. Dans ces conditions de forte consommation, la durée de vie de l'équipement électrique s'en trouve réduite.

(2) Le moteur peut engendrer des vibrations mécaniques. Sous l'influence de courants harmoniques, le champ magnétique rotatif du moteur produit un couple pulsatoire susceptible de provoquer des vibrations. Sous l'effet de la fréquence propre du moteur, ces vibrations peuvent facilement engendrer des vibrations mécaniques plus importantes et plus dangereuses, compromettant ainsi le bon fonctionnement des équipements électriques et pouvant même mettre en danger la vie des personnes.

(3) Interférences avec les équipements informatiques et autres dispositifs de commande automatique. En temps normal, les équipements de commande automatique et les systèmes de commande automatique associés sont conçus pour fonctionner avec un courant et une tension de charge normaux. En présence d'harmoniques, le système de commande automatique ne tient pas compte de ce facteur d'influence, ce qui peut facilement perturber son fonctionnement. Lorsque le niveau de pollution harmonique est élevé, il est possible que le système de commande automatique modifie ses procédures de fonctionnement et produise des instructions erronées. Ce type d'interférence peut gravement affecter la production et l'exploitation, et même provoquer des accidents irréversibles.