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Les appareils de mesure de Camille Bauer Metrawatt AG ont l’option d’une ASI. Cette ASI tamponne la tension d’alimentation pendant une brève panne de secteur jusqu’à 5×3 minutes, de sorte qu’aucune donnée de mesure n’est perdue pendant ce court laps de temps. Le tampon est intégré sous forme d’accumulateur et se recharge en permanence. L’état de charge peut être consulté via l’affichage dans l’appareil. Dans des conditions normales, on peut estimer que l’accumulateur a une durée de vie de 3 à 5 ans. Après cette période, un remplacement peut être envisagé à titre préventif.

En cas de suspicion de PQ, causée par exemple par l’arrêt soudain d’installations, des pannes dans l’éclairage LED, des ronflements dans les installations audio, des pertes d’énergie soudaines, des pannes de transformateurs, etc., il est recommandé de s’intéresser à la boucle de régulation (PDCA) de la Demand Side Power Quality (DSPQ). Celui-ci présuppose toutefois l’existence d’un savoir-faire spécialisé. Pour cela, des experts tels que Certum Sicherheit AG (CH), Camille Bauer Metrawatt AG (global), DV-Group (FR), PQ-Professionals GmbH (DE), Tecotec (Vietnam), Power Quality Thailand, etc. sont à votre disposition. En fonction de la gravité des symptômes et de la complexité de l’installation, les experts analyseront la situation actuelle, effectueront des mesures, établiront des rapports, analyseront les données de mesure et, en collaboration avec les données et le client, localiseront la cause possible et soumettront des propositions pour remédier aux influences perturbatrices.

Mais attention : il peut tout à fait arriver qu’il n’y ait pas de problème de qualité du réseau et que des symptômes apparaissent malgré tout. Cela peut être dû, par exemple, à une mauvaise gestion des lignes. Il peut également arriver que des symptômes et des grandeurs perturbatrices soient identifiés, mais que la cause reste cachée au moment de la recherche de la perturbation, malgré un grand nombre de mesures. La qualité du réseau est justement dynamique et soumise au contexte d’une grande complexité de l’infrastructure.

Les transitoires sont des oscillations extrêmes (plusieurs kV) d’une tension en un temps très court, associées à une nette modification de la courbe sinusoïdale. Pour détecter des transitoires rapides, on a besoin d’appareils de mesure avec un taux d’échantillonnage très élevé (Sampling Rate). Or, les transitoires sont souvent confondus avec une variation rapide de la tension, qui est déjà détectée selon la norme IEC61000-4-30 Ed. 3 Classe A (RVC = Rapid Voltage Change (variation rapide de la tension)). C’est pourquoi, conformément à la définition IEC61000-4-30 Ed. 3 selon la classe A, une détection rapide des transitoires est optionnelle et liée à des coûts d’acquisition extrêmement élevés pour de tels appareils de mesure.

Tout d’abord, il convient de noter que cela dépend du type de mesure et de l’accès à l’objet à mesurer. En outre, le type de capteur de mesure qui peut être physiquement connecté dépend du PQI utilisé.

Les bobines de Rogowski sont souvent utilisées pour les mesures mobiles, car elles présentent une large bande passante et peuvent être placées très facilement autour d’un conducteur.  Il faut toutefois veiller à ce que les conducteurs soient le plus possible centrés dans la bobine afin d’obtenir un bon résultat de mesure. Dans certains cas, les bobines de Rogowski sont également utilisées pour des mesures stationnaires.

Il existe différents types de transformateurs de courant. Il y a d’une part la forme de construction. Par exemple, les transformateurs fermés, dans lesquels le conducteur doit passer par le noyau fermé. En revanche, dans les installations existantes, on opte volontiers pour des transformateurs rabattables afin d’éviter un montage sans séparation physique du conducteur de sa borne de raccordement (thème : déconnexion).

Une autre caractéristique essentielle est la classe de précision. En ce qui concerne la qualité du réseau, il n’est pas judicieux d’utiliser des convertisseurs particulièrement bon marché avec une faible précision au détriment de la précision, car en règle générale, les PQI sont plutôt plus chers à l’achat. En outre, il faut veiller à utiliser des convertisseurs spécifiques qui continuent à mesurer avec précision dans les bandes passantes correspondantes des harmoniques.

En conclusion, la qualité d’un système de mesure dépend de la qualité du maillon le plus faible de la chaîne de mesure.

En principe, les deux technologies de capteurs sont toujours appropriées lorsqu’une déconnexion n’est pas possible ou lorsque l’espace disponible ne permet pas d’installer des transformateurs de courant. La plupart du temps, les deux technologies sont utilisées pour des mesures mobiles, c’est-à-dire lors de campagnes de mesure. Selon le fabricant et le type d’appareil, le type de capteur de mesure physique ou la forme de signal qui peut être raccordé au PQI correspondant peut varier.

Les bobines de Rogowski sont souvent utilisées pour les mesures mobiles, car elles présentent une large bande passante et peuvent être placées très facilement autour d’un conducteur. Il faut toutefois veiller à ce que les conducteurs respectifs soient le plus centrés possible dans la bobine afin d’obtenir un résultat de mesure optimal.

Pour obtenir des résultats de mesure encore meilleurs ou plus précis, il est recommandé de travailler avec des pinces de mesure. Il faut toutefois noter qu’en raison de leur nature mécanique, les pinces de mesure ne peuvent pas être utilisées de manière aussi flexible que les bobines de Rogowski. Ici encore, l’espace requis sur les conducteurs joue un rôle central. De plus, les pinces de mesure de haute qualité ont un prix nettement plus élevé qu’une simple bobine de Rogowski. Si le prix est déterminant et que l’on préfère malgré tout une pince de mesure, des pinces de mesure moins performantes peuvent également être utiles.

Les mesures mobiles, également volontiers appelées campagne de mesure, sont toujours utiles lorsqu’il n’existe pas de mesure fixe. Elles servent soit à évaluer la qualité du réseau dans des conditions définies (p. ex. mesures récurrentes, trajets de puissance dans les centres de calcul, etc.), soit à localiser des perturbations. Il est important de savoir que la mesure sur une période définie représente toujours un instantané et qu’elle peut évoluer au fil du temps sous l’effet de différentes influences. C’est pourquoi une mesure stationnaire est avantageuse pour la détection de problèmes et de tendances, car elle enregistre en continu les données et signale les écarts indépendamment de la période définie.

La norme EN50160 définit la qualité du réseau convenue entre le fournisseur et le consommateur au point de transfert, appelé Point of Common Coupling (PCC), et constitue ainsi une base juridique contraignante. La norme EN50160 est une analyse purement statistique dans le temps et est documentée au moyen d’un format de rapport non défini. Après le PCC, le consommateur est lui-même responsable de son infrastructure de réseau, ce que l’on appelle l’In-Plant-Coupling (IPC). La norme EN50160 n’est donc plus pertinente pour les différents IPC. Toutefois, la plupart des perturbations dues à une qualité insuffisante du réseau sont générées et reçues du côté du consommateur. Il est donc judicieux d’utiliser des instruments de qualité de l’alimentation (PQI) de classe A ou S sur les IPC afin de détecter et d’enregistrer les événements réels et de trouver les causes au sein de l’infrastructure en cas de problèmes.

PQ signifie Power Quality (qualité du réseau) et constitue en fait un sous-chapitre des normes CEM et définit des valeurs limites spécifiques qui ne doivent pas être dépassées dans le réseau. Il existe donc des normes CEI claires qui définissent la qualité du réseau. Sur le marché, le thème de la qualité du réseau peut toutefois être interprété individuellement par l’application, le segment de marché et l’utilisateur. Ainsi, les thèmes de la qualité du réseau sont souvent déjà couverts par les harmoniques, EN50160, etc. Il est donc recommandé de bien réfléchir à l’application et aux avantages qui doivent être réunis dans le contexte de la qualité du réseau. Cela permet ensuite de déterminer le budget à consacrer à la/aux mesure(s).

En principe, la métrologie est l’étude et la science de la mesure, des systèmes de mesure et de leurs unités. Elle est responsable de la définition d’unités de mesure acceptées au niveau international, de la réalisation d’unités de mesure par des méthodes scientifiques, de l’établissement de chaînes de traçabilité par la détermination et la documentation de valeurs de mesure et de leur précision, et de la diffusion de ces connaissances. La traçabilité des unités de mesure par rapport à un étalon permet de garantir la précision des mesures effectuées à l’aide d’un instrument certifié par un métrologue. Celles-ci sont particulièrement importantes lorsqu’il s’agit de comparer des données de mesure, par exemple dans le cadre d’un litige ou de mesures répétées. Les certifications ou simplement les tests avec auto-déclaration en dehors de la métrologie avec une accréditation spécifique doivent être remis en question. Ou feriez-vous confiance à une balance de supermarché qui n’a pas été vérifiée par les autorités ?!

Les instruments de mesure conformes à la norme CEI 61000-4-30 classe A fournissent des valeurs de mesure qui sont comparables entre les instruments de mesure et les fabricants. Pour la sécurité juridique dans le sens de la comparabilité des données de mesure, il est recommandé d’utiliser des appareils de mesure certifiés métrologiquement. Il est en outre avantageux que les données de mesure pertinentes soient “quasi-étalonnées” grâce à l’essai de type certifié. Il est également avantageux de disposer d’une mesure de l’énergie certifiée par un métrologue afin d’obtenir des données énergétiques correctes, car celles-ci sont également influencées de manière déterminante par la qualité du réseau.

Les analyseurs de la qualité du réseau selon la norme CEI 61000-4-30 de la classe S sont destinés à l’analyse de base / avancée de la qualité du réseau et fournissent des données de surveillance utiles. Les instruments qui répondent aux exigences de performance de la classe S sont utilisés pour des enquêtes statistiques sur la qualité du réseau et des applications contractuelles pour lesquelles il n’existe pas de litige potentiel, c’est-à-dire pour lesquelles des mesures comparables ne sont pas nécessaires. Les exigences de précision et de performance de la classe S sont moins élevées que celles de la classe A et leur prix est donc également plus bas. Ils sont souvent utilisés dans l’industrie et les services publics, le domaine de la qualité de l’énergie côté demande au niveau de l’IPC (In-Plant-Point-of Coupling), par exemple dans les centres de données, l’industrie des semi-conducteurs, les infrastructures aéroportuaires, l’industrie agroalimentaire, l’industrie des métaux et de l’aluminium, l’industrie du ciment, etc.

La précision des appareils de mesure est soumise à diverses normes et s’oriente généralement, pour les PQI, sur la norme CEI/EN 60688 afin de respecter les erreurs de base suivantes : tension, courant ±0,1 %, puissance ±0,2 %, facteur de puissance ±0,1°, fréquence ±0,01 Hz, déséquilibre U, I ±0,5 %, harmoniques ±0,5 %, THD U, I ±0,5 %. Pour l’énergie, les erreurs de base sont définies comme suit : Énergie active classe 0,2S (CEI/EN 62 053-22), énergie réactive classe 0,5S (CEI/EN 62 053-24).

Mais attention : il s’agit ici d’erreurs de base des appareils de mesure eux-mêmes. Celles-ci dépendent directement des capteurs, par exemple des transformateurs de courant utilisés. Si l’on choisit une mauvaise classe de précision ou même des transformateurs de courant qui ne sont pas résistants aux harmoniques, l’erreur s’accumule dans la chaîne de mesure.

La précision des appareils de mesure est soumise à diverses normes et s’oriente généralement, pour les PQI, sur la norme CEI/EN 60688 afin de respecter les erreurs de base suivantes : tension, courant ±0,1 %, puissance ±0,2 %, facteur de puissance ±0,1°, fréquence ±0,01 Hz, déséquilibre U, I ±0,5 %, harmoniques ±0,5 %, THD U, I ±0,5 %. Pour l’énergie, les erreurs de base sont définies comme suit : Énergie active classe 0,2S (CEI/EN 62 053-22), énergie réactive classe 0,5S (CEI/EN 62 053-24).

Mais attention : il s’agit ici d’erreurs de base des appareils de mesure eux-mêmes. Celles-ci dépendent directement des capteurs, par exemple des transformateurs de courant utilisés. Si l’on choisit une mauvaise classe de précision ou même des transformateurs de courant qui ne sont pas résistants aux harmoniques, l’erreur s’accumule dans la chaîne de mesure.

Si un instrument de mesure ne peut pas être calibré après une certaine durée d’utilisation, il est au moins recommandé de prendre en considération l’erreur sur la valeur. L’erreur décrit l’écart maximal admissible sur une période donnée. Dans l’exemple, elle est définie comme suit :

DÉFAUT DE BASE SELON LA NORME IEC/EN 60688 :

• Tension, courant ±0,1 %
• Puissance ± 0,2 %
• Facteur de puissance ±0,1°
• Fréquence ±0,01 Hz
• Unsymétrie U, I ±0,5 %
• Harmonique ±0,5 %
• THD U, I ±0,5 %

Formule d’écart :

• Influence de la température 0,5 x erreur de base par 10 K
• Dérive à long terme 0,5 x erreur de base par an

Selon la norme PQ, un instrument de mesure doit pouvoir détecter les harmoniques jusqu’au 50e ordre (2,5KHz à 50Hz). Pour la détection de ce signal, le théorème d’échantillonnage exige un taux d’échantillonnage d’au moins deux fois la fréquence du signal. Donc ≥5kHz à 50Hz. Cela suffit également pour détecter les événements PQ tels que les chutes de tension ou les surélévations de tension, qui sont surveillés sur la base de valeurs de demi-période. Ce n’est que lorsqu’il s’agit de détecter (en option) des transitoires de tension ou des perturbations dans une plage de fréquence élargie qu’un taux d’échantillonnage plus élevé est nécessaire. Ici aussi, il s’agit au moins du double de la fréquence du signal ou de la perturbation qui doit encore être détectée. Selon la norme PQ, la détection de transitoires est une option.

Ce sujet fait souvent l’objet de discussions passionnées. Il n’existe pas de règle fondamentale selon la CEI. Toutefois, les fabricants et les autorités (p. ex. ESTI, etc.) publient des guides qui indiquent que les appareils de mesure utilisés régulièrement doivent être étalonnés tous les 2 à 3 ans. Cela s’applique toutefois d’abord à la technique de mesure et de contrôle – c’est-à-dire à la technique de mesure mobile. Dans le cas de la technique de mesure stationnaire, les appareils ne sont normalement étalonnés que lors de réparations chez le fabricant, car dans la plupart des cas, la technique de mesure intégrée ne peut pas être démontée sans autre et on peut y renoncer. Mais si l’on tient à ce que les appareils intégrés soient également étalonnés, ce qui est généralement le cas dans les organisations gouvernementales ou sur la base de bases légales, il est alors recommandé d’utiliser un appareil de mesure en version 19″-RAck. Celui-ci peut être remplacé facilement, de sorte qu’un appareil de remplacement permet même de couvrir la période d’étalonnage. Si l’on ne procède pas à l’étalonnage, il faut au moins garder à l’esprit l’erreur de base (par ex. selon la norme CEI 60688) avec l’écart admissible.

Mais attention : étalonnage ne signifie pas automatiquement ajustement.

En principe, il existe quatre catégories de surtension. Elles sont indiquées par des chiffres romains allant de I à IV. La différence entre les quatre catégories de surtension est la résistance à la tension de choc que possèdent les appareils électriques. Les concepteurs d’appareils électriques déterminent la catégorie de tension en choisissant les composants électriques, les sections de câble, les distances d’isolement et de fuite entre les composants, les matériaux isolants, etc. Ainsi, la catégorie IV présente la résistance aux chocs la plus élevée.

Source : https://www.ueberspannungsschutz.com

Exemple de calcul PQ1000/PQ3000/PQ5000

Hypothèse de la fréquence du réseau : 50Hz
Taux d’échantillonnage PQI : 18kHz
Largeur de bande de mesure : 2.5kHz (50ème harmonique)
Fréquence d’échantillonnage minimale : 5kHz (au minimum le double de la fréquence d’échantillonnage (théorie de Nyquist-Shannon), de sorte que la saisie soit sûre)
Echantillons/cycle : 360 (~18’000 échantillons par seconde)
Evaluation FFT : 10 périodes (3’600 échantillons)
Échantillons : ~18kS/s
Saisie (sortie) de l’harmonique : jusqu’à la 50e harmonique
Conformité : par ex. EN50160 (40e harmonique de tension), IEC61000-4-30 Ed. 3 (40e harmonique de courant et de tension ou plus élevé, par ex. 50e harmonique)

Exemple de calcul PQ1000/PQ3000/PQ5000

Hypothèse de la fréquence du réseau : 50Hz
Taux d’échantillonnage PQI : 18kHz
Largeur de bande de mesure : 4.5kHz (89e harmonique)
Fréquence d’échantillonnage minimale : 9kHz (au minimum le double de la fréquence d’échantillonnage (théorie de Nyquist-Shannon), de sorte que l’acquisition soit sûre)
Echantillons/cycle : 360 (~18’000 échantillons par seconde)
Evaluation FFT : 10 périodes (3’600 échantillons)
Échantillons : ~18kS/s
Saisie (sortie) de l’harmonique : jusqu’à la 89e harmonique
Conformité : par ex. IEC61000-4-30 Ed. 3 (40e harmonique de courant et de tension ou plus élevé, par ex. 50e harmonique)

Exemple de calcul PQ1000/PQ3000/PQ5000

Hypothèse de la fréquence du réseau : 60Hz
Taux d’échantillonnage PQI : 18kHz
Largeur de bande de mesure : 3.0kHz (50 harmoniques)
Fréquence d’échantillonnage minimale : 6kHz (au minimum le double de la fréquence d’échantillonnage (théorie de Nyquist-Shannon), de sorte que l’acquisition soit sûre)
Echantillons/cycle : 300 (~18’000 échantillons par seconde)
Evaluation FFT : 12 périodes (3’600 échantillons)
Échantillons : ~18kS/s
Saisie (sortie) de l’harmonique : jusqu’à la 50e harmonique
Conformité : par ex. IEEE519 (50e harmonique de courant et de tension), IEC61000-4-30 (40e harmonique ou plus, par ex. 50e harmonique)

Exemple de calcul PQ1000/PQ3000/PQ5000

Hypothèse de la fréquence du réseau : 60Hz
Taux d’échantillonnage PQI : 18kHz
Largeur de bande de mesure : 4.5kHz (75ème harmonique)
Fréquence d’échantillonnage minimale : 9kHz (au minimum le double de la fréquence d’échantillonnage (théorie de Nyquist-Shannon), de sorte que la saisie soit sûre)
Echantillons/cycle : 360 (~18’000 échantillons par seconde)
Evaluation FFT : 10 périodes (3’600 échantillons)
Échantillons : ~18kS/s
Saisie (sortie) de l’harmonique : jusqu’à la 75e harmonique