Qualité de puissance – lorsque vous ne voulez que ce dont vous avez besoin
Mark Petersen
13 février 2021
Après de nombreuses années d’expérience dans l’industrie électrique, j’ai appris que mes collègues sont un groupe de professionnels qui aiment que les choses arrivent. Ainsi, qu’en ce qui concerne les problèmes liés à la qualité de l’électricité qui entre dans les bâtiments à partir du réseau d’aujourd’hui, le manque d’options efficaces suscite de la frustration. Cela a conduit à une approche de « contournement » de la part de ce groupe de personnes qualifiées ; elles trouvent une solution aussi bonne que possible et elles y parviennent.
Pour les propriétaires d’immeubles, il est devenu courant de considérer les coûts parfois importants d’une mauvaise qualité de la puissance comme des « coûts normaux d’entretien », et ces coûts sont budgétisés comme tel, année après année. La bonne nouvelle, c’est que ça ne doit pas être comme ça. Aujourd’hui, il existe des solutions efficaces de gestion de la qualité de l’énergie pour les segments du bâtiment commercial et de l’industrie légère.
Le fait est que les professionnels de l’électricité savent que l’électricité n’est pas unidimensionnelle, mais qu’elle est composée d’un certain nombre de paramètres de puissance. Ceux-ci sont capturés sous le terme générique de « qualité de l’énergie ». Techniquement, la plupart des problèmes de qualité de l’alimentation peuvent être classés comme un écart de tension, de fréquence ou de formes d’onde. Les permutations possibles de ceux-ci en plusieurs phases entraînent de nombreux problèmes potentiels.
Voici un résumé rapide des principaux paramètres de qualité de la puissance et de certains des problèmes de construction qu’ils provoquent :
Creux de tension : Une réduction à court terme (moins d’une minute) de la tension à un niveau inférieur à 90% de la tension nominale. (Exemple : moins de 108V pour un système 120V.) Effets potentiels : Dysfonctionnement de l’équipement informatique, déclenchement des contacteurs et des relais électromécaniques, déconnexion et perte d’efficacité des machines tournantes électriques.
Gonflement : Une augmentation à court terme (moins d’une minute) de la tension à un niveau supérieur à 110% de la tension nominale. (Exemple : plus de 132 V pour un système 120 V.) Effets potentiels : perte de données, scintillement de l’éclairage et des écrans, arrêt ou endommagement de l’équipement sensible.
Sous-tension : Une réduction à long terme (supérieure à une minute) de la tension à un niveau inférieur à 90% de la tension nominale. (Exemple : moins de 108 V pour un système de 120 V.) Effets potentiels : Panne d’ascenseur / escalier mécanique (due à une panne du moteur / des commandes), déclenchement des alarmes d’incendie, etc.
Surtension : Une augmentation à long terme (supérieure à une minute) de la tension à un niveau supérieur à 110 % de la tension nominale. (Exemple : plus de 132 V pour un système de 120 V.) Effets potentiels : le gaspillage d’énergie excédentaire au-dessus de la valeur nominale est payé. Tous les systèmes et composants électriques (moteurs, éclairage, etc.) reçoivent plus de tension que nécessaire / prévu, ce qui entraîne des pannes et une durée de vie raccourcie.
Déséquilibre : une mesure de la différence d’amplitude et d’angle des trois phases de tension. Effets potentiels : Diminution de l’efficacité du système ; trébuchement ou dommage permanent à l’équipement électrique.
Transitoires : une perturbation de tension très rapide. Effets potentiels : déclenchement des dispositifs de protection, perte d’informations et dysfonctionnement des équipements informatiques, arrêt des équipements sensibles.
Pourquoi la mauvaise qualité de l’alimentation pose-t-elle autant de problèmes aux bâtiments d’aujourd’hui ? Une partie de la réponse réside dans l’âge et la complexité du réseau électrique. Pendant des années, tant que l’appareil était sous tension – et dans une plage de qualité de base définie – c’était acceptable. Les limites de tension ANSI et CSA pour l’entrée de service d’une installation sont larges et ne sont pas optimales pour de nombreux types d’équipements modernes d’utilisation finale. Le résultat est un écart croissant entre la qualité de l’alimentation réduite générée par un réseau volatile et la sensibilité accrue des bâtiments qu’ils alimentent. De nos jours, avec des bâtiments remplis d’électronique, de systèmes, de VFD et d’ordinateurs sensibles, les anciennes normes qui sont assez larges et tendent à voir les défis d’un réseau moderne à des niveaux discrets ne sont pas suffisantes.
Les conditions et la demande dans les bâtiments changent constamment tout au long d’un cycle de 24 heures, en semaine par rapport à la fin de semaine et selon les saisons ; pourtant, ils ont une alimentation en tension qui varie d’un minimum de deux à trois pour cent sur un cycle de 24 heures. Legend Power® Systems a vu des bâtiments clients qui peuvent subir une variation de 10% des niveaux de tension au cours de la même période.
Les sociétés de services publics sont au courant de ces problèmes depuis un certain temps. Dans un effort pour les définir, l’Institut de recherche sur l’énergie électrique (EPRI) a lancé et mis à jour l’évaluation de la qualité de l’énergie du réseau de distribution (communément appelé le « projet DPQ ») en se concentrant sur les données sur la qualité de l’énergie fournie par le réseau au niveau national :
« L’un des besoins les plus importants des services publics est de comprendre la qualité réelle de l’énergie fournie à leurs clients. Souvent, ces informations ne sont pas disponibles car les systèmes de surveillance et les techniques d’analyse classiques se sont concentrés sur la fiabilité et les tensions et courants en régime permanent au lieu de l’ensemble des variations de la qualité de l’énergie qui ont un impact sur les équipements des clients. »
L’objectif de l’étude était également de comprendre comment les services publics pourraient être en mesure de répondre au besoin émergent d’un produit « premium power » :
« De plus, les options « premium power » ne peuvent pas être proposées aux clients sans avoir au préalable compris ces informations critiques. »
Sachant que l’équipement est devenu plus sensible et qu’il est interconnecté dans des systèmes de plus en plus complexes, la puissance premium est essentiellement ce que recherchent les propriétaires et les gestionnaires d’immeubles aujourd’hui.
Des options coûteuses et à grande échelle de gestion de la qualité de l’énergie sont à la disposition du secteur industriel depuis un certain temps en raison du coût très élevé et mesurable des temps d’arrêt. Il y a cependant un prix d’efficacité énergétique à payer, dans la mesure où ces systèmes consomment jusqu’à cinq pour cent d’énergie en plus tout en évaluant la qualité de l’énergie. Les systèmes industriels sont tout simplement trop grands et trop chers pour être viables pour les bâtiments commerciaux.
Bien que la puissance parfaite ne soit peut-être pas disponible, il existe des technologies disponibles qui peuvent fournir un niveau de puissance supérieur aux bâtiments industriels légers et commerciaux. Les avantages sont nombreux car les principales plateformes d’efficacité énergétique peuvent analyser et évaluer la puissance entrante, puis remodeler littéralement l’électricité à des niveaux optimaux pour un bâtiment spécifique. Cela atténue – ou corrige – les principaux problèmes de qualité de l’alimentation, permet d’économiser de trois à six pour cent (ou plus) sur les coûts d’électricité, offre des baisses liées aux émissions de GES et permet des réductions continues de l’usure des machines et des systèmes – et ce avec une efficacité de 99,5 pour cent.
D’un point de vue opérationnel, le contrôle précis de la tension d’une installation entière présente d’importants avantages ultérieurs, notamment une amélioration des opérations du bâtiment et une réduction des appels de service. Ceci peut être accompli dans une empreinte qui tient dans une salle électrique commerciale, et à un quart du prix d’un système industriel. C’est une bonne nouvelle pour les professionnels de l’électricité à la recherche d’options.
Sur une période de 10 ans, et appuyés par les données de plus de 1000 installations, Legend Power® Systems a réalisé qu’en plus de fournir une efficacité énergétique, nous possédions l’expertise et la technologie nécessaires pour traiter la qualité globale de l’énergie dans les bâtiments commerciaux. Plutôt que d’accepter le statu quo, nous nous sommes fixés pour objectif de faire de l’électricité premium une option pour les bâtiments où elle n’était pas disponible auparavant.
En collaboration avec des équipes de bâtiments commerciaux, nous permettons d’abord la collecte de données via un système avancé de mesure de la qualité de l’énergie pour évaluer leur état actuel de la qualité de l’énergie. Ces données sont ensuite combinées à une plate-forme avancée de gestion de l’énergie sur site qui permet la surveillance et le contrôle du profil de tension à un niveau fixe, régulé et équilibré, ce qui offre des possibilités d’économies d’énergie mesurables et de protection contre les événements de qualité de l’alimentation défavorables.
Notre engagement dans l’industrie nous indique que les professionnels de l’électricité et les exploitants de bâtiments commerciaux sont fatigués d’avoir à accepter que l’équipement tombe en panne prématurément ou doit être remplacé parce qu’il peut avoir été affecté par des conditions de mauvaise qualité de l’alimentation. Non seulement des technologies sont disponibles pour remédier à la mauvaise qualité de l’alimentation, mais elles peuvent également offrir des options d’alimentation de qualité supérieure et vous redonner le contrôle que vous souhaitez.
Enfin, il existe des solutions pour permettre aux bâtiments commerciaux de transformer l’énergie qu’ils reçoivent en l’énergie dont ils ont besoin !
Mark Petersen, ingénieur, vice-président de l’ingénierie, Legend Power® Systems
