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A
Vice-présidence Distribution
Direction Plans
et Stratégies d'affaires
Orientations du réseau
Caractéristiques et cibles
de qualité
de la tension
fournie par les réseaux moyenne et basse tension
d'Hydro-Québec
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Rapport no. :
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30012-01-02
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Dossier :
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1003-02/0077
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Date :
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Février 2001
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Sommaire
L'objectif de ce document est de faire connaître aux
clients les différents phénomènes affectant la
qualité de l'onde électrique, de définir leurs
caractéristiques, et d'inciter les clients à tenir compte de ces
informations pour protéger adéquatement leurs équipements
et minimiser les impacts possibles des différentes perturbations.
Les caractéristiques et cibles de qualité
de tension présentées dans ce document sont
de nature
générale et ne sont fournies qu'à titre indicatif. Elles
fournissent les
meilleures indications possibles de ce qui peut
être prévu, sans que rien ne garantisse
que les valeurs ou le
nombre d'événements indiqués ne puissent être
dépassés pour
un client donné ou dans une zone
particulière. Ce document ne constitue pas une
obligation ni une garantie de quelque nature que ce soit de la part
d'Hydro-Québec .
Le document décrit, au point de livraison des clients
moyenne et basse tension, les caractéristiques principales de la
qualité de tension fournie par le réseau de distribution
d'HydroQuébec dans les conditions habituelles d'exploitation.
Les caractéristiques présentées dans ce document
s'appliquent autant au réseau moyenne tension qu'au réseau basse
tension à moins d'indication contraire. Il ne s'applique pas
aux cas de force majeure ni à d'autres situations particulières
énumérées dans le domaine d'application.
Le présent document est en partie fondé sur les
pratiques que proposent les normes nationales et internationales en
matière d'alimentation électrique et tient compte
également des caractéristiques propres au réseau
d'Hydro-Québec
De façon plus spécifique, le document traite de
caractéristiques telles que la tension en régime permanent, la
tension de neutre, les interruptions, les tensions harmoniques, les
déséquilibres, le papillotement, les coupures brèves, les
creux de tension, les surtensions temporaires, les variations de
fréquence et de tension, et les surtensions transitoires. Pour certaines
caractéristiques, des valeurs cibles sont définies en
référence à des normes et en termes de probabilité,
c'est-à-dire, qu'elles sont applicables pendant un pourcentage et une
période de temps définis. Pour d'autres caractéristiques,
l'état actuel des connaissances ou de la normalisation, ou la nature
aléatoire ou externe des perturbations, permettent seulement de
définir des valeurs indicatives qui font alors état des
informations existantes sur le sujet.
Par ailleurs, pour qu'il y ait compatibilité entre les
équipements des clients et leur alimentation électrique, il est
essentiel aussi que les appareils des clients aient des niveaux
d'immunité adéquats et que les perturbations émanant des
appareils ou installations se situent au-dessous des niveaux d'émission
autorisés de façon à ce que leur effet cumulé sur
le réseau n'entraîne pas un risque inadmissible de
dépassement des niveaux de compatibilité.
Concernant ce dernier aspect relatif au contrôle des
perturbations produites pas les installations des clients raccordées au
réseau de distribution, il est encadré par les limites
d'émission autorisées par Hydro-Québec , et il est
essentiel que les clients s'y conforment pour que les valeurs cibles
présentées ici puissent être atteintes.
TABLE DES MATIÈRES
1. PRÉAMBULE II
2. OBJET 1
3. DOMAINE D'APPLICATION 1
4. DÉFINITIONS : 3
5. CLASSIFICATION DES PERTURBATIONS DE L'ALIMENTATION
ÉLECTRIQUE 8
5.1 TENSION EN RÉGIME PERMANENT - BASSE TENSION 9
5.2 TENSION EN RÉGIME PERMANENT - MOYENNE TENSION 11
5.3 TENSION DE NEUTRE (TENSION NEUTRE-TERRE) 12
5.4 INTERRUPTIONS (DURÉE1 MINUTE) 13
5.5 TENSIONS HARMONIQUES 15
5.6 DÉSÉQUILIBRES DE TENSION 17
5.7 PAPILLOTEMENT 18
5.8 COUPURES BRÈVES (DUREE < 1 MIN) 19
5.9 CREUX DE TENSION 20
5.10 SURTENSIONS TEMPORAIRES 21
5.11 VARIATIONS DE FRÉQUENCE 22
5.12 VARIATIONS RAPIDES DE TENSION 23
5.13 SURTENSIONS TRANSITOIRES - BASSE TENSION 24
5.14 SURTENSIONS TRANSITOIRES - MOYENNE TENSION 25
6. RÉFÉRENCES : 26
Annexe A : Statistiques : creux de tension et
coupures brèves sur les réseaux basse tension et moyenne
tension
Annexe B : Statistiques de variations de
fréquence
Annexe C : Extraits du règlement
numéro 634 sur les conditions de fourniture de
l'électricité
1. Préambule
L'objectif du présent document est de :
· faire connaître aux clients les balises
généralement acceptées par la communauté
internationale ou définies par Hydro-Québec pour les
différents phénomènes affectant la qualité de
l'onde électrique ;
· rappeler aux clients qu'il est normal que
l'électricité livrée puisse faire l'objet d'interruptions
ou de perturbations ;
· inciter les clients à tenir compte des
informations fournies afin de protéger adéquatement leurs
équipements et d'organiser leur utilisation de
l'électricité de manière à minimiser les impacts
possibles des différents phénomènes si cela est
nécessaire ;
· inciter les fournisseurs d'équipements à
offrir les options requises pour assurer la compatibilité de leurs
équipements avec l'alimentation électrique normale.
Les caractéristiques de la tension définies
dans ce document sont de nature générale ; elles ne doivent donc
pas être interprétées comme étant complètes
ou suffisantes pour assurer le bon fonctionnement d'une installation ou d'un
équipement donné.
Il faudra par conséquent que le client prenne en
considération l'ensemble des phénomènes ou
caractéristiques pour assurer l'intégration adéquate d'une
installation ou d'un équipement dans son environnement particulier, le
tout selon les normes applicables et les règles de l'art en la
matière.
Il importe également de noter que les
caractéristiques et cibles présentées ici constituent les
meilleures indications possibles de ce qui peut être prévu, sans
que rien ne garantisse que les valeurs ou le nombre d'événements
indiqués ne puissent être dépassés pour un client
donné ou dans une zone particulière.
À cet égard, Hydro-Québec ne
garantit pas le maintien à un niveau stable de la tension et de la
fréquence, ni la continuité de la fourniture et de la livraison
de l'électricité. Elle ne peut en aucun cas, tant du point de vue
contractuel qu'extra contractuel, être tenu responsable des
préjudices causés aux biens résultant de la fourniture ou
de la livraison de l'électricité ou du défaut de fournir
ou de livrer l'électricité, ou résultant d'une mise
à la terre accidentelle, d'une défaillance mécanique sur
son réseau, de toute interruption de service, de variations de
fréquence ou de variations de la tension de fourniture.
(Règlement 634, a.102)
En outre, même lorsque le réseau est
exploité dans les limites définies dans ce document, il demeure
essentiel que les équipements ou procédés soient
adéquatement conçus ou immunisés de façon qu'ils ne
soient ni perturbés ni endommagés par leur environnement
électrique.
C'est pourquoi le client a l'obligation d'assurer la
protection des biens et la sécurité des personnes qui se trouvent
aux endroits où l'électricité est fournie ou livrée
et il est responsable de se prémunir contre les conséquences de
toute interruption de la fourniture et de la livraison de
l'électricité et il doit protéger son installation
électrique et ses appareils contre les variations ou pertes de tension,
les variations de fréquence et les mises à la terre
accidentelles. (Règlement 634, a.66)
Les méthodes de mesure auxquelles on
réfère dans ces pages sont relativement nouvelles. Il est donc
possible que les appareils de mesure conformes à ces méthodes ne
soient pas largement accessibles avant plusieurs années. Entre-temps, on
pourra utiliser les appareils de mesure disponibles en traitant ou en
interprétant les résultats de manière à respecter
le plus possible les méthodes décrites.
Contexte
Le présent document est en partie fondé sur les
pratiques que proposent les normes nationales et internationales en
matière d'alimentation électrique et tient compte
également des caractéristiques propres au réseau
d'Hydro-Québec. Parmi les normes existantes ou en cours
d'élaboration sur la qualité de l'onde et la compatibilité
entre les charges et leur alimentation électrique, la
prépondérance a été accordée aux normes de
la Commission Électrotechnique Internationale (CEI) ainsi qu'à la
norme EN50160 [1] du Comité européen de normalisation
électrotechnique (CENELEC), qui comptent parmi les plus avancées
dans le domaine.
Par ailleurs, des mesures de la qualité de l'onde
électrique se dérouleront au cours des prochaines années
pour continuer de quantifier les différents indices de qualité de
l'onde dans leur application au réseau de distribution
d'Hydro-Québec. À la lumière des résultats de ces
mesures, les niveaux de certaines perturbations de l'onde électrique
présentés à titre indicatif dans ce document pourront
être définis de façon plus précise
éventuellement.
En conditions habituelles d'exploitation, les tensions
d'alimentation sont sujettes à des variations qui sont dues à des
modifications de charge du réseau, à des perturbations produites
par certains équipements et à l'apparition de défauts
principalement attribuables à des causes externes. Les
caractéristiques peuvent varier de façon aléatoire,
à la fois dans le temps, à un point de fourniture donné,
et dans l'espace, à un instant donné.
Certains des phénomènes qui ont une incidence
sur la tension sont particulièrement imprévisibles de sorte qu'il
est impossible d'indiquer la valeur précise des caractéristiques
qui en sont affectées. Il est donc nécessaire de définir
l'effet de ces événements sur les caractéristiques en
question en termes de statistiques et de probabilités au lieu de les
décrire par des valeurs extrêmes.
Compatibilité des équipements avec
l'alimentation
Une électricité parfaitement conforme, au point
de livraison, aux caractéristiques énoncées dans ce
document ne saurait garantir le fonctionnement satisfaisant des
équipements ou des procédés. Cette garantie ne peut
être obtenue que si ces équipements ou procédés sont
compatibles avec l'alimentation fournie.
Au niveau international, on définit la
Compatibilité électromagnétique (CÉM) comme «
l'aptitude d'un appareil ou d'un système à fonctionner dans son
environnement électromagnétique de façon satisfaisante et
sans produire lui-même des perturbations électromagnétiques
intolérables pour tout ce qui se trouve dans cet environnement »
[norme CEI 50 (161-01-07)].
Il existe deux conditions nécessaires à la
compatibilité électromagnétique :
· les appareils des clients doivent avoir des niveaux
d'immunité supérieurs aux niveaux de compatibilité
spécifiés pour un phénomène donné ;
· les perturbations émanant des installations ou
d'appareils des clients doivent se situer au-dessous des niveaux
d'émission autorisés sur le réseau de façon
à ce que leur effet cumulé n'entraîne pas un risque
inadmissible de dépassement des niveaux de compatibilité.
Les caractéristiques relatives au premier aspect sont
encadrées par les normes d'immunité, telles que la norme CEI
1000-4-11, « Essais d'immunité aux creux de tension, coupures
brèves et variations de tension ».
Le degré de compatibilité désiré
entre l'équipement et l'alimentation dépend bien sûr de
l'utilisation qu'on fait de l'équipement et des conséquences
d'une incompatibilité. Par exemple, l'arrêt momentané d'un
entraînement à vitesse variable et du moteur qu'il actionne peut
être acceptable dans le cas d'un système de ventilation, mais
problématique quand il s'agit d'une ligne de production.
Il est donc important, pour chaque application, de bien
considérer le degré d'immunité que doit présenter
l'équipement compte tenu de l'alimentation à laquelle il est
raccordé. Cette immunité peut caractériser
l'équipement même, mais elle peut aussi être
améliorée par l'ajout de dispositifs d'atténuation tels
que des filtres, une alimentation autonome sans coupures, etc.
En ce qui a trait au deuxième aspect de la
compatibilité, relatif à la production de perturbations par les
installations des clients raccordées au réseau, il est
encadré par les limites d'émission autorisées par
Hydro-Québec , et il est essentiel que les clients s'y conforment pour
que les valeurs cibles présentées ici puissent être
atteintes. À cet effet Hydro-Québec met à la
disponibilité de sa clientèle des guides et méthodes pour
calculer et valider les limites d'émissions avant l'installation des
équipements.
Utilisation de l'électricité
Rappelons qu'en tout temps, l'électricité doit
être utilisée selon la limite de puissance disponible, de
façon à ne pas causer de perturbation au réseau
d'Hydro-Québec, à ne pas nuire à la fourniture de
l'électricité aux autres clients et à ne pas mettre en
danger la sécurité des représentants d'Hydro-Québec
(Règlement 634, a.74) et le client est responsable de tout
préjudice causé à d'autres clients ou à
Hydro-Québec suite à une utilisation non-conforme de
l'électricité. (Règlement 634, a. 104)
2. Objet
L'objet de ce document est de définir et de
décrire les valeurs qui caractérisent la tension fournie par le
réseau de distribution d'Hydro-Québec, telles que la
fréquence, l'amplitude, la symétrie des tensions
triphasées et la forme de l'onde, de façon à donner une
meilleure information aux clients.
3. Domaine d'application
Le document décrit, au point de livraison au
réseau moyenne ou basse tension, les caractéristiques principales
de la qualité de tension fournie par le réseau de distribution
d'Hydro-Québec dans les conditions habituelles d'exploitation.
Il ne s'applique pas aux situations suivantes :
· conditions exceptionnelles liées à des
influences ou à des événements externes, telles que des
conditions climatiques extrêmes, des catastrophes naturelles, des
perturbations excessives provenant de tiers, des cas de force majeure, des
explosions, bris ou accidents de machines ou de l'équipement, des
coupures dues à des causes externes ou si la sécurité
publique l'exige, etc. ;
· réseau îloté, exploitation faisant
suite à une panne ou prenant place dans des conditions provisoires
d'alimentation durant des travaux d'entretien ou de construction ou ayant comme
objectif de limiter l'étendue et la durée d'une coupure
d'alimentation ;
· non-conformité des installations ou des
équipements de clients aux codes, normes ou règlements
applicables ou aux exigences techniques de raccordement ;
· non-conformité des installations ou des
équipements de clients aux limites d'émission de perturbations
autorisées sur le réseau de distribution d'Hydro-Québec
;
· non-conformité des installations de production aux
normes applicables ou aux exigences de raccordement des centrales au
réseau d'Hydro-Québec ;
· aux réseaux autonomes (ex.: réseau des
Îles-de-la-Madeleine, réseau de la Basse-CôteNord desservi
par la centrale du Lac-Robertson, réseaux alimentés par des
groupes électrogènes ou par d'autres types de centrales autonomes
dans les communautés nordiques, etc.) ;
· aux réseaux voisins qui alimentent des clients
ou des postes d'Hydro-Québec de même que les parties du
réseau d'Hydro-Québec alimentées par ces postes (postes et
clients d'Hydro-Québec desservis par le réseau de l'Alcan, partie
du réseau du Témiscamingue non reliée au réseau
principal mais interconnectée avec l'Ontario, réseau de la Cie.
HydroÉlectrique Manicouagan, la centrale Bryson synchronisée avec
l'Ontario, etc.).
Les caractéristiques et cibles de
qualité de tension présentées dans ce document sont de
nature générale et ne sont fournies qu'à titre indicatif.
Elles fournissent les meilleures indications possibles de ce qui peut
être prévu, sans que rien ne garantisse que les valeurs ou le
nombre d'événements indiqués ne puissent être
dépassés pour un client donné ou dans une zone
particulière. Ce document ne constitue pas une
obligation ni une garantie de quelque nature que ce soit de la part
d'Hydro-Québec .
En aucun temps, les caractéristiques et cibles
présentées dans ces pages ne peuvent avoir pour effet de rendre
inapplicables les dispositions du règlement 634 sur les conditions de
fourniture de l'électricité ni servir à
interpréter le sens ou la portée du dit règlement dont les
dispositions pertinentes sont reproduites en annexe. De même, elles ne
doivent pas être interprétées comme des limites de
perturbations que les clients raccordés au réseau
d'HydroQuébec seraient autorisés à produire (limites dites
d'émission).
4. Définitions :
Dans le présent document, on entend par:
Compatibilité
Aptitude d'un appareil ou d'un système
électrique à fonctionner de façon satisfaisante et sans
produire lui-même des perturbations excessives pour les autres appareils
raccordés au réseau électrique. (C'est l'équivalent
de la « Compatibilité électromagnétique »
définie par la CEI).
Conditions habituelles d'exploitation
Conditions permettant de répondre à la demande
de la charge, aux manoeuvres d'exploitation et à l'élimination
normale des défauts par l'entremise des systèmes de protection
automatique, en l'absence de cas de force majeure, de conditions
exceptionnelles ou de conditions provisoires d'alimentation.
Coupure brève
Affaissement complet de la tension d'alimentation sur toutes les
phases pour une durée n'excédant pas 1 minute.
Creux de tension
Brusque réduction de plus de 10 % de la tension nominale
sur une ou plusieurs phases pour une courte durée variant de 8
millisecondes à 1 minute.
Cycle
Durée d'une période de l'onde fondamentale de la
tension alternative du réseau. Pour une fréquence de 60 Hz, cette
durée est de 1/60e de seconde, soit 16,67 millisecondes.
Déséquilibre de tension
Situation où les trois tensions du système
triphasé ne sont pas égales en amplitude ou ne sont pas
déphasées de 120° les unes par rapport aux autres.
Force majeure
S'entend des cas fortuits, conflits de travail, actes de
l'ennemi public, guerres, insurrections, émeutes, incendies,
tempêtes ou inondations, explosions, bris ou accidents des machines ou de
l'équipement, réductions, ordonnances, réglementations ou
restrictions imposées par un gouvernement militaire ou des
autorités civiles légalement établies, ou toute autre
cause indépendante de la volonté d'Hydro-Québec.
Fréquence de la tension
d'alimentation
Taux de répétition de l'onde fondamentale de la
tension d'alimentation, mesuré pendant un intervalle de temps
donné. La fréquence d'un réseau alternatif de distribution
publique est directement liée à la vitesse de rotation des
alternateurs.
Indice de continuité
Indice représentant pour chacun des clients
alimentés dans une zone déterminée (province,
municipalité, poste, ligne...) le nombre moyen d'heures d'interruptions
de service subies pendant une période donnée.
Moyenne tension
Aux fins de ce document, il s'agit des parties du réseau
dont la tension nominale entre phases se situe entre 750 V et 34,5 kV
inclusivement.
Basse tension
Aux fins de ce document, il s'agit des parties du réseau
dont la tension nominale entre phases se situe en deçà de 750
V.
Interruption
Coupure de l'alimentation électrique de plus de 1 minute.
Papillotement (Flicker)
Impression d'instabilité de la sensation visuelle due
à un stimulus lumineux dont la luminance ou la répartition
spectrale fluctuent dans le temps. [Vocabulaire Électrotechnique
International (50-161-08-13)].
Période de mesure
Période de référence utilisée
pour le relevé des mesures et l'établissement des classements
statistiques; cette période est d'une semaine continue aux fins de ce
document. Les mesures peuvent toutefois s'étendre sur plus d'une
semaine, au besoin.
Point de livraison
Tout point situé immédiatement après
l'appareillage de mesurage d'Hydro-Québec à partir duquel
l'électricité est mise à la disposition du client; lorsque
Hydro-Québec n'installe pas d'appareillage de mesurage ou lorsque
celui-ci est situé avant le point de raccordement, le point de livraison
est au point de raccordement. C'est à ce point que sont définies
les caractéristiques et cibles de qualité de la tension fournie
par le réseau de distribution et faisant l'objet de ce document.
(Règlement 634,a.3)
Point de raccordement
Le point où est relié au réseau
Hydro-Québec l'installation électrique du lieu ou
l'électricité est fournie. (Règlement 634,a.3)
Réseau iloté
Réseau électrique comprenant à la fois
un ou des centres de production et des charges temporairement
détaché du réseau principal à la suite d'une
perturbation ou d'une manoeuvre.
Réseau autonome
Tout réseau de production et de distribution de
l'électricité détaché du réseau principal.
(Règlement 634, a.3)
Réseau principal
Le plus grand ensemble de réseaux électriques
d'Hydro-Québec interconnectés entre eux.
Réseau voisin
Réseau n'appartenant pas à Hydro-Québec,
mais pouvant être interconnecté avec son réseau
principal.
Surtension temporaire
Augmentation soudaine de la valeur efficace de la tension sur
une ou plusieurs phases (plus de 110 % de la tension nominale) pour une
durée variant de 8 millisecondes à 1 minute.
Surtension transitoire
Augmentation très rapide de la tension à une
fréquence élevée, indépendante de la
fréquence de la tension d'alimentation. La surtension peut prendre la
forme d'une impulsion unidirectionnelle de polarité négative ou
positive ou d'une oscillation amortie. Elle peut être causée par
des commutations de charges, par des manoeuvres en réseau, ou par la
foudre.
Tension d'alimentation
Tension mesurée au point de livraison d'un client.
Tension de neutre
Tension mesurée entre le conducteur de neutre du
réseau et une électrode de référence située
à au moins 10 mètres de toute autre mise à la terre ou
d'une masse métallique. ( Règlement 634, a.3)
Tensions harmoniques
Tensions sinusoïdales dont les fréquences sont des
multiples entiers de la fréquence fondamentale du réseau (60
Hz).
Tension nominale du réseau moyenne
tension
Tension efficace entre phases servant à
désigner un réseau. Aux fins de ce document, les tensions
nominales (Vnom) s'établissent comme suit : 4,16 kV, 12,47
kV, 13,2 kV 13,8 kV , 24,94 kV et 34,5 kV. La tension nominale la plus courante
en moyenne tension est de 24,94 kV.
Tension nominale du réseau basse
tension
Tension efficace servant à désigner un
réseau. Aux fins de ce document, les tensions nominales basse tension
(Vnom) s'établissent comme suit :
· 120/240 V, dans le cas d'un système
monophasé ;
· 347/600 V, dans le cas d'un système
triphasé, étoile, neutre mis à la terre. Tension
en régime permanent
Valeur efficace de la tension évaluée sur 10
minutes.
Valeur définie à 95 %
S'applique à une période de mesure d'une
semaine : une valeur définie à 95 % signifie que pendant 159,6
heures des 168 heures d'une semaine, les valeurs mesurées sont en
deçà de la valeur cible ou indicative des
caractéristiques. Pour chaque période d'une semaine, une
caractéristique donnée pourrait donc excéder sa valeur
cible ou indicative durant 8,4 heures.
Valeur cible
Limite visée pour certaines caractéristiques de
la tension en référence à des objectifs d'entreprises ou
à des normes nationales ou internationales. Elles sont souvent
définies en termes de probabilité par un pourcentage et une
période de temps définis. Il peut donc arriver que ces limites
soient occasionnellement dépassées.
Valeur indicative
Dans le cas de certaines caractéristiques de la
tension, l'état actuel des connaissances ou de la normalisation, ou
encore la nature aléatoire ou externe des perturbations, ne permettent
pas de définir de valeurs cibles. Les valeurs indicatives qui sont alors
données font simplement état des informations existant sur le
sujet.
Variations rapides de tension
Suite de variations soudaines ou variations cycliques de la
valeur efficace de la tension entre deux niveaux consécutifs,
généralement attribuables à des variations de charges ou
à des manoeuvres en réseau.
5. CLASSIFICATION DES PERTURBATIONS DE L'ALIMENTATION
ÉLECTRIQUE
Le classement général suivant, établi
à titre indicatif, permet de distinguer le type et la durée des
phénomènes faisant l'objet de ce document, ainsi que leurs effets
sur les équipements et les différentes méthodes de mesure
préconisées et la nature des valeurs présentées.
Phénomènes
(Durée
typique)
|
Type
|
Section
du
document
|
Effets
possibles
|
Mesure
|
Valeurs
Cibles ou
indicatives
|
De
longue
durée
ou
permanents
(> 1 min)
|
· Tension en
régime permanent
|
5.1
et
5.2
|
Échauffement de l'électronique, des moteurs et des
transformateurs
|
Valeurs
efficaces sur 10
minutes
|
Cibles
Cibles
|
|
5.3
|
Tensions parasites pouvant affecter la production agricole
|
|
5.4
|
Arrêt des
équipements
|
Durée
d'interruption
|
Cibles et indicatives
|
|
5.5
|
Échauffement de l'électronique, des moteurs et des
transformateurs
|
Valeurs
efficaces sur 10
minutes
|
Cibles
|
|
5.6
|
|
Indicatives
|
|
5.7
|
Inconvénients
physiologiques
|
Moyenne
cubique sur 2
heures
|
Cibles
|
Transitoires
lents
(> 0,008 s et
= 1 min)
|
· Coupure
brève
|
5.8
|
Arrêt des
équipements
|
Durée
d'interruption
|
Indicatives
|
|
5.9 5.10 5.11 5.12
|
Arrêt des procédés
industriels
ou
mauvais
fonctionnement des
équipements
|
Valeurs
efficaces sur
1 cycle à
quelques
secondes
|
Indicatives Indicatives Cibles Indicatives
|
Transitoires
rapides
( = 0,008 s)
|
· Surtension transitoire
|
5.13
et
5.14
|
Arrêt des procédés
industriels,
claquage
des isolants
|
Valeur crête et
forme
d'onde
Voir
référence [2]
|
Indicatives
|
|
5.1 TENSION EN RÉGIME PERMANENT - BASSE
TENSION
5.1.1 Description
Conformément à l'article 19 du règlement
634 sur les conditions de fourniture de l'électricité, les
tensions nominales des réseaux basse tension s'établissent comme
suit :
· 120/240 V, dans le cas d'un système
monophasé ;
· 347/600 V, dans le cas d'un système
triphasé, étoile, neutre mis à la terre. 5.1.2
Causes de variations
Dans un réseau électrique, l'amplitude de la
tension en régime permanent dépend des caractéristiques de
conception du réseau, des variations de charge et des changements
d'état auxquels il est soumis. En pratique, il est d'usage de corriger
la tension en régime permanent à différents points du
réseau, par exemple, au moyen des changeurs de prises automatiques dans
les postes de transformation et sur certaines lignes de distribution.
5.1.3 Méthode d'évaluation
Les variations de tension en régime permanent
s'évaluent en faisant la moyenne quadratique des écarts en valeur
efficace par rapport à la tension nominale sur des intervalles de temps
d'intégration de 10 minutes. Les valeurs cibles présentées
à la section 5.1.4 doivent être comparées, selon le cas,
à la valeur correspondant à 95 % ou à 99,9 % des
résultats ainsi obtenus sur une période de mesure d'une semaine,
à l'exclusion des interruptions. Les méthodes de mesure sont
décrites à la référence [2].
5.1.4 Valeurs cibles de l'amplitude des tensions en
régime permanent
Pour chaque période d'une semaine, dans les conditions
habituelles d'exploitation et à l'exclusion des interruptions, 95 % des
valeurs efficaces des écarts évaluées sur 10 minutes
varient de - 11,7 % à + 5,8 % par rapport à la tension nominale.
La tension fournie se situe dans les plages recommandées par
l'Association canadienne de normalisation (ACNOR, norme CAN3-35-83) incluant
les conditions marginales, comme suit :
· pour la tension nominale 120/240 V, de 106/212 V à
127/254 V ;
· pour la tension nominale 347/600 V, de 306/530 V à
367/635 V.
Enfin, 99,9 % des valeurs efficaces des écarts
évaluées sur 10 minutes se situent dans l'intervalle allant de
-15 % à + 10 % de la tension nominale, pour s'établir comme suit
:
· pour la tension nominale 120/240 V : 102/204 V et 132/264
V ;
· pour la tension nominale 347/600 V : 295/510 V et 382/660
V.
132
130
128
126
124
122
120
Tension sur une période de 10 minutes
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Temps (minutes)
Exemple
Pour le profil de tension donné à la figure
suivante, l'intégrale des valeurs efficaces calculée sur 10
minutes donne un écart de + 5,6 %, c'est-à-dire une valeur de
tension efficace de 126,7 V, même si on constate des fluctuations allant
jusqu'à 8,3 % pendant 1 minute (130 V).
5.2 TENSION EN RÉGIME PERMANENT - MOYENNE
TENSION
5.2.1 Description
Conformément au règlement 634
d'Hydro-Québec, les tensions nominales des réseaux moyenne
tension s'établissent comme suit :
·
|
2,4/4,16 kV ;
|
·
|
7,2/12,47 kV ;
|
·
|
7,6/13,2 kV ;
|
·
|
8,0/13,8 kV ;
|
·
|
14,4/24,94 kV ;
|
·
|
20,0/34,5 kV ;
|
|
5.2.2 Causes de variations
Dans un réseau électrique, l'amplitude de la
tension en régime permanent dépend des caractéristiques de
conception du réseau, des variations de charge et des changements
d'état auxquels il est soumis. En pratique, il est d'usage de corriger
la tension en régime permanent à différents points du
réseau, par exemple, au moyen des changeurs de prises automatiques dans
les postes de transformation et sur certaines lignes de distribution.
5.2.3 Méthode d'évaluation
Les variations de tension en régime permanent
s'évaluent en faisant la moyenne quadratique des écarts en valeur
efficace par rapport à la tension nominale sur des intervalles de temps
d'intégration de 10 minutes. Les valeurs cibles présentées
à la page suivante doivent être comparées, selon le cas,
à la valeur correspondant à 95 % ou à 99,9 % des
résultats ainsi obtenus sur une période de mesure d'une semaine,
à l'exclusion des interruptions. Les méthodes de mesure sont
décrites à la référence [2].
5.2.4 Valeurs cibles de l'amplitude des tensions en
régime permanent
Pour chaque période d'une semaine, dans les conditions
habituelles d'exploitation et à l'exclusion des interruptions, 95 % des
valeurs efficaces des écarts évaluées sur 10 minutes se
situent dans une plage de plus ou moins 6 % par rapport à la tension
nominale. Enfin, 99,9% des valeurs efficaces des écarts
évaluées sur 10 minutes se situent dans l'intervalle allant de -
10 % à + 10 % de la tension nominale.
Par exemple pour la tension nominale 14,4/24,94 kV, pour
chaque période d'une semaine;
· 95 % des valeurs efficaces des écarts
évaluées sur 10 minutes se situent entre 13,58/23,52 kV et
15,26/26,43 kV
· 99 % des valeurs efficaces des écarts
évaluées sur 10 minutes se situent entre 13.09/22,67 kV et
15,84/27,43 kV
5.3 TENSION DE NEUTRE (TENSION NEUTRE-TERRE)
5.3.1 Description
Il s'agit de la tension qui existe entre une électrode
de mise à la terre reliée au neutre et une électrode de
référence distante de 10 mètres à la fois de
l'électrode de mise à la terre et de toute autre masse
métallique qui pourrait altérer le gradient de potentiel du sol.
Dans le milieu agricole, cette tension entre le neutre et la terre est parfois
appelée "tension parasite" car elle peut incommoder certains animaux et
avoir des conséquences sur la production de la ferme.
5.3.2 Causes de variations
Dans un réseau électrique, l'amplitude de la
tension neutre-terre dépend d'une part de l'amplitude du courant
homopolaire qui provient de la répartition de la charge entre les trois
phases du réseau et d'autre part de la diffusion de ce courant entre le
fil de neutre et le sol. Cette diffusion est fonction des impédances de
mises à la terre, de la nature du sol, de son taux d'humidité
etc.
5.3.3 Méthode d'évaluation
On évalue la tension de neutre en faisant la moyenne
quadratique des valeurs efficaces échantillonnées sur une
période de 10 minutes tout comme la tension en régime permanent .
Les méthodes de mesure sont décrites à la
référence [2].
5.3.4 Valeur cible de la tension de neutre (tension
neutre-terre)
Pour chaque période d'une semaine, dans les conditions
habituelles d'exploitation, 95 % des valeurs efficaces évaluées
sur 10 minutes n'excèdent pas 10 volts*.
* La tension neutre-terre peut atteindre momentanément
des valeurs plus élevées (quelques kilovolts dans les pires
conditions), dans un mode perturbé (Ex: court-circuit à la terre,
manoeuvres monopolaires...)
5.4 INTERRUPTIONS (DURÉE1 MINUTE)
5.4.1 Description
Hydro-Québec livre et fournit
l'électricité sous réserve des interruptions pouvant
résulter d'une situation d'urgence, d'un accident, d'un bris
d'équipement ou du déclenchement de l'appareillage de protection
du réseau. (Règlement 634, a.94)
Elle peut interrompre, en tout temps, la fourniture ou la
livraison de l'électricité aux fins de l'entretien, de la
réparation, de la modification ou de la gestion du réseau ou pour
des fins d'utilité publique ou de sécurité publique.
(Règlement 634, a.95)
5.4.2 Causes
Les interruptions accidentelles peuvent être dues
à des causes internes ou externes. Dans un grand nombre de cas, elles
ont pour origine des causes externes ou des événements qui ne
peuvent être contrôlés par Hydro-Québec. Étant
donné les différences considérables que présente
l'architecture des réseaux et les effets imprévisibles des
actions de tiers ou des intempéries, il est difficile d'établir
des fréquences annuelles et des durées moyennes types pour ces
interruptions.
5.4.3 Méthode d'évaluation
L'indice de continuité (I.C.), qui sert à
quantifier les interruptions est une valeur cumulative pondérée
sur une année; il peut résulter de plusieurs interruptions ou
d'une seule interruption de plus longue durée. Il se calcule de la
façon suivante;
IC (heures) = Somme des clients-heures interrompus Somme
des clients alimentés
On peut donc calculer l'indice de continuité pour
l'ensemble de la clientèle de la province, pour un territoire, pour un
poste en particulier ou par ligne de distribution. Cet indice est
utilisé par la grande majorité des réseaux
d'électricité en Amérique du Nord pour quantifier la
qualité de la continuité de service de leurs réseaux. Il
s'exprime en heure(s).
5.4.4 Valeurs cibles de l'I.C.
L'I.C. fait partie des objectifs de l'entreprise et les
valeurs cibles provinciales font partie du plan stratégique
d'Hydro-Québec publié aux deux ans. À titre d'exemple,
pour 1999 et 2000, les valeurs cibles et réelles étaient:
Valeurs cibles et réelles de l'IC Distribution
provincial
|
(heures pondérées)
|
IC provincial
|
1999
|
2000
|
Valeur cible
|
2,2
|
2,1
|
Valeur réelle
|
2,16
|
1,97
|
|
Toutefois, l'information du I.C. varie avec la localisation de
chaque client. Un historique de continuité de service pour la zone de
chaque client peut être obtenu d'Hydro-Québec au besoin.
Interruptions de durée
exceptionnelle
Lorsque des circonstances échappant à la
volonté d'Hydro-Québec conduisent à une interruption qui
pourrait durer plus de 24 heures (ou de 12 heures en hiver), l'entreprise met
en application un plan d'urgence pour rétablir le service
électrique et minimiser les impacts de l'interruption.
5.5 TENSIONS HARMONIQUES
5.5.1 Description
Les harmoniques sont des tensions ou des courants
sinusoïdaux dont les fréquences correspondent à des
multiples entiers de la fréquence fondamentale (60 Hz). On
considère dans la présente définition les harmoniques de
longue durée, excluant les phénomènes transitoires
isolés.
5.5.2 Causes
Les harmoniques sont créées par des appareils
dont la caractéristique tension/courant n'est pas linéaire, comme
c'est le cas avec les convertisseurs électroniques de puissance des
entraînements de moteurs, les redresseurs utilisés pour
l'électrolyse, les fours à arc, etc.
5.5.3 Méthode d'évaluation
Les tensions harmoniques se mesurent individuellement par
leur amplitude (Un), généralement exprimée en pourcentage
de l'amplitude de la tension fondamentale (U1)*. Le taux des harmoniques
individuels (Dn) et le taux d'harmoniques total (D) se calculent suivant les
relations suivantes:
U
Dn
n = x100% (n : rang harmonique)
U
1
taux des harmoniques individuelles :
2
taux d'harmoniques total : D U n ?
= ? ?
N
? ? x100%
U
n = 2 1
? ?
À moins de conditions particulières, N est
habituellement égal à 50.
Les taux des harmoniques individuels (Dn) et le taux
d'harmoniques total (D) correspondent à la valeur efficace des tensions
harmoniques mesurées sur des intervalles de temps d'intégration
de 10 minutes. Les niveaux de tensions harmoniques doivent être
évalués à l'exclusion des périodes où se
produisent des transitoires rapides, des creux de tension, des surtensions
temporaires, des coupures brèves et des interruptions ou encore des
périodes où la tension des trois phases tombe en
deçà de 50 % de la tension nominale. La méthode de mesure
est décrite à la référence [2].
* Remarque : Les taux d'harmoniques peuvent également
être exprimés par rapport à une tension fixe de
référence, comme la tension nominale, plutôt que par
rapport à la tension fondamentale. L'évaluation des taux
d'harmoniques par rapport à une référence fixe permet de
retrouver les niveaux absolus d'harmoniques même si la composante
fondamentale fluctue.
5.5.4 Valeurs cibles
Dans le cas des tensions harmoniques, le taux d'harmoniques
(D) égale 8% et les différents taux d'harmoniques individuelles
devraient être inférieurs aux valeurs du tableau ci-dessous
pendant 95 % du temps sur une période de mesure d'une semaine dans les
conditions habituelles d'exploitation.
VALEURS CIBLES DES HARMONIQUES INDIVIDUELLES
POUR
LES RÉSEAUX MOYENNE ET BASSE TENSION t
Harmoniques impairs
|
Harmoniques pairs
|
Rang harmonique
n
|
Tension harmonique
%
|
Rang harmonique
n
|
Tension harmonique
%
|
3
|
6
|
2
|
2,0
|
5
|
6
|
4
|
1,5
|
7
|
5
|
6
|
0,75
|
9
|
3,5
|
8
|
0,6
|
11
|
3,5
|
10
|
0,6
|
13
|
3
|
12 à 24
|
0,5
|
15
|
2
|
|
|
17
|
2
|
|
|
19 à 25‡
|
1,5
|
|
|
|
† Des niveaux d'harmoniques supérieurs à ceux
présentés au tableau peuvent être relevés à
la suite d'événements échappant à la volonté
d'Hydro-Québec, tels que des orages magnétiques.
‡ Les valeurs correspondant aux harmoniques de rangs
supérieurs à 25 sont très imprévisibles en raison
des effets de résonance. Les valeurs indicatives pourront être
précisées d'ici quelques années à la lumière
des résultats des campagne de mesure sur le réseau de
distribution.
5.6 DÉSÉQUILIBRES DE TENSION
5.6.1 Description
Cet indice sert à caractériser les
asymétries d'amplitude et de déphasage des tensions
triphasées en régime permanent. Le taux de
déséquilibre de tension est défini, suivant la
méthode des composantes symétriques, comme le rapport existant
entre le module de la composante inverse de la tension et celui de la
composante directe.
5.6.2 Causes
Les déséquilibres de tension qui s'appliquent
aux tensions triphasées ont deux causes principales, soient les
asymétries d'impédance des lignes du réseau et les
déséquilibres de charge.
5.6.3 Méthode d'évaluation
Le taux de déséquilibre s'évalue au
moyen de la valeur efficace des composantes directe et inverse de tension sur
des intervalles de temps d'intégration de deux heures dans les
conditions habituelles d'exploitation. Les périodes pendant lesquelles
la tension des trois phases est inférieure à 50% de la tension
nominale sont exclues de cette évaluation. La méthode de mesure
est décrite à la référence [2].
5.6.4 Valeurs indicatives
Les taux de déséquilibre de tension en
conditions habituelles d'exploitation pendant 95 % du temps sur une
période de mesure d'une semaine sont généralement
inférieurs à 2%. Cependant, là où les
caractéristiques des lignes et des charges ne permettent pas de
répartir la charge de façon optimale entre les phases (lignes
triphasées comportant de longs embranchements biphasés ou
monophasés), certains déséquilibres de tension peuvent
atteindre 3 % aux points de livraison triphasés, dans les conditions
habituelles d'exploitation.
Notes - Ces valeurs ne couvrent pas les
déséquilibres dus aux événements
incontrôlables tels que les orages géomagnétiques, etc.
Des valeurs plus importantes peuvent être
relevées pendant des durées limitées (50 % de
déséquilibre de tension lors de défauts, par exemple),
mais ces déséquilibres élevés de courte
durée n'ont pas d'effets thermiques significatifs sur les
équipements.
5.7 PAPILLOTEMENT
5.7.1 Description
Le papillotement traduit l'inconfort physiologique
éprouvé au niveau de la vision à la suite de changements
répétitifs de luminosité de l'éclairage. À
certaines fréquences, l'oeil peut percevoir l'effet sur
l'éclairage de très faibles variations de tension. La plupart des
appareils ne sont toutefois pas perturbés par ce
phénomène.
5.7.2 Causes
Le papillotement est dû aux variations
répétitives de tension causées par certaines charges
industrielles comme les machines à souder, les laminoirs, les gros
moteurs à charge variable, les fours à arc, etc.
5.7.3 Méthode d'évaluation
L'indice utilisé pour évaluer le papillotement
de longue durée est l'indice de sévérité
Plt , évalué sur des intervalles de
temps d'intégration de deux heures. Le papillotement se mesure avec un
flickermètre selon la norme CEI 61000-4-15:1997 [4] dont la
pondération doit être corrigée pour les lampes
incandescentes à 120 V. La méthode de mesure est décrite
à la référence [2].
5.7.4 Valeur cible
Dans les conditions habituelles d'exploitation, le niveau de
papillotement lié aux variations rapides de la tension fournie est
généralement inférieur à l'indice de papillotement
de longue durée Plt=1 ,0 pendant 95 % du temps sur une période de
mesure d'une semaine.
5.8 COUPURES BRÈVES (DUREE < 1 MIN)
5.8.1 Description
Les coupures brèves correspondent à la perte
momentanée de la tension d'alimentation sur toutes les phases pour des
durées inférieures à 1 minute.
5.8.2 Causes
La plupart du temps, les coupures brèves sont dues
à l'action des dispositifs de protection des réseaux en vue
d'éliminer les défauts. Sur les lignes aériennes, en
moyenne tension, il est de pratique courante d'effectuer de un à trois
réenclenchements automatiques dans le but de réalimenter le plus
rapidement possible une ligne perturbée par un défaut fugitif.
Ainsi, au lieu d'une interruption, les clients alimentés par la ligne
perturbée ne subissent qu'une à trois coupures brèves dont
la durée respective peut varier de 2 à 60 secondes.
Évidemment tout réenclenchement a des répercussions sur
tout le réseau en aval. Ainsi un réenclenchement sur une ligne de
distribution moyenne tension affectera tous les clients moyenne tension et
basse tension alimentés par cette ligne.
Il importe de souligner que le réenclenchement
automatique est utilisé pour assurer une meilleure continuité de
service, puisqu'il permet d'éviter les interruptions lors de
défauts fugitifs. En contrepartie, lorsque le défaut est
permanent, le nombre de creux de tension (Voir chapitre CREUX DE TENSION) sur
les autres lignes alimentées par la même barre de poste augmente
quelque peu.
5.8.3 Méthode d'évaluation
En pratique, on considère à titre de coupures
brèves les affaissements de tension au cours desquels la tension
résiduelle est inférieure à environ 10 % de la tension
nominale. Les méthodes de mesure sont décrites à la
référence [2].
5.8.4 Valeurs indicatives
Dans les conditions habituelles d'exploitation, le nombre
annuel de coupures brèves peut atteindre quelques dizaines voire une
centaine, selon la longueur des réseaux §. La durée
d'environ 50 % des coupures brèves est inférieure à 3
secondes et celle d'environ 90 % ne dépasse pas 20 secondes.
§ L'annexe A présente, à titre informatif,
les occurrences maximales des coupures brèves et des creux de tension
mesurés à 17 sites moyenne tension du réseau
d'Hydro-Québec.
5.9 CREUX DE TENSION
5.9.1 Description
Les creux de tension sont des réductions soudaines de
plus de 10% de la tension nominale, suivies de son rétablissement
après une courte durée variant entre 8 millisecondes et une
minute.
5.9.2 Causes
Les creux de tension sont généralement
attribuables à de forts appels de courant dus à des
défauts du réseau ou des installations des clients. Il s'agit
d'événements aléatoires imprévisibles pour la
plupart. La fréquence annuelle de ces événements
dépend largement du type de réseau et du point d'observation, et
leur répartition sur une année peut être très
irrégulière**.
5.9.3 Méthode d'évaluation
On mesure l'amplitude des creux de tension par le pourcentage
de réduction de tension, et leur durée, par le temps pendant
lequel la tension efficace de l'une des phases -- évaluée
à chaque cycle consécutif de l'onde de 60 Hz -- tombe en dessous
du seuil de 90 %†† de la tension nominale. On poursuit la mesure
jusqu'à ce que la tension excède à nouveau ce seuil. Pour
un même événement, l'amplitude des creux de tension
mesurés en phase-neutre et en phase-phase diffèrent. Les valeurs
mesurées en phase-phase sont généralement plus
représentatives de l'effet des creux de tension sur les charges
industrielles. La méthode de mesure est décrite à la
référence [2].
5.9.4 Valeurs indicatives
Le nombre annuel de creux de tension est imprévisible
et varie énormément d'un endroit à l'autre. En zone
urbaine, là où le réseau de distribution est
majoritairement souterrain, on observe en moyenne de 1 à 4 creux de
tension par mois. Dans les zones rurales, ce nombre est plus important. En
général, les creux de tension durent moins d'une seconde et
présentent une amplitude inférieure à 60%.
** L'annexe A présente, à titre informatif, les
occurrences maximales des coupures brèves et des creux de tension
mesurés à neuf sites basse tension du réseau
d'Hydro-Québec
†† Si l'amplitude de la tension permanente est
comprise entre 90% et 85 % de la tension nominale, le seuil de détection
utilisé est de 85 % au lieu de 90% (par exemple, 102V pour une tension
nominale de 120V).
5.10 SURTENSIONS TEMPORAIRES
5.10.1 Description
Les surtensions temporaires sont des hausses soudaines de la
valeur efficace de la tension de plus de 110% de la tension nominale, laquelle
se rétablit après une courte durée. Les surtensions
temporaires comprennent des durées entre 8 millisecondes et une
minute.
5.10.2 Causes
Les surtensions temporaires peuvent être attribuables
à des défauts, à des délestages de charge ou
à des phénomènes de résonance et de
ferrorésonance. Le plus souvent, elles résultent des surtensions
qui se produisent sur les phases saines lors de courts-circuits
monophasés à la terre, par exemple.
5.10.3 Méthode d'évaluation
On mesure l'amplitude de la surtension temporaire et la
durée pendant laquelle la tension efficace de l'une des phases --
évaluée à chaque cycle consécutif de 60 Hz -- passe
au- dessus du seuil de 110% de la tension nominale. On poursuit la mesure
jusqu'à ce que la tension des trois phases tombe à nouveau sous
ce seuil. La méthode de mesure est décrite à la
référence [2].
5.10.4 Valeurs indicatives
L'importance des surtensions qui se manifestent lors de
courts-circuits monophasés à la terre varie en fonction de
l'endroit du défaut, de l'impédance du réseau et du
régime de mise à la terre du neutre, comme suit :
· dans le cas des réseaux dont le neutre est
effectivement mis à la terre, les surtensions phase-terre survenant sur
les phases saines sont généralement inférieures à
140 % et ont une durée typique de quelques cycles à quelques
secondes, suivant la rapidité des dispositifs de protection
utilisés pour éliminer le défaut ;
· dans le cas des réseaux dont le neutre est
isolé ou flottant, les surtensions phase- terre survenant sur les phases
saines peuvent atteindre 180 %*, et les réseaux de ce type sont
conçus en fonction de ces contraintes.
Note: Des surtensions plus élevées peuvent se
manifester en cas de défaut d'arc à la terre, quand la mise
à la terre est de type capacitif, mais cette situation serait
anormale.
5.11 VARIATIONS DE FRÉQUENCE
5.11.1 Description
La fréquence nominale de la tension alternative fournie
par le réseau d'Hydro-Québec est de 60 Hz. Cette valeur est
déterminée par la vitesse des alternateurs des centrales.
5.11.2 Causes de variations
Le maintien de la fréquence d'un réseau
dépend de l'équilibre établi entre la charge et la
puissance des centrales. Comme cet équilibre évolue dans le
temps, il en résulte de petites variations de fréquence dont la
valeur et la durée dépendent des caractéristiques de la
charge et de la réponse de la production. Par ailleurs, le réseau
peut être soumis à des variations plus importantes dues à
des défauts ou des variations de charge ou de production qui causent des
variations de fréquence temporaires dont l'amplitude et la durée
dépendent de la sévérité de la
perturbation‡‡.
5.11.3 Méthode d'évaluation
L'évaluation est fondée sur la mesure de la
valeur moyenne de la fréquence fondamentale de la tension en
réseau évaluée sur des échantillons de 12 cycles
consécutifs. La méthode de mesure est décrite à la
référence [2].
5.11.4 Valeur cible
La valeur suivante est basée sur la norme
CENELEC-EN50160 [1]. Dans les conditions normales d'exploitation, la
fréquence du réseau principal est maintenue dans une plage
inférieure à plus ou moins 1% ou 0,6 Hz (soit de 59,4 Hz à
60,6 Hz), pendant au moins 99 % du temps sur une période de mesure d'une
semaine.
‡‡ L'annexe B présente, à titre
informatif, des statistiques de variations maximales de fréquence en
régime perturbé relevées sur le réseau de transport
principal d'Hydro-Québec entre Février 1991 et décembre
1998. Aussi, on peut constater que les variations de fréquence en
conditions normales, sont inférieures aux valeurs cibles.
Remarque : Des variations de fréquence plus
élevées, par exemple, de plus ou moins 4 Hz par rapport à
la fréquence fondamentale de 60 Hz (56 Hz à 64 Hz), peuvent se
produire temporairement sur des parties de réseau qui se retrouveraient
îlotées à la suite de perturbations majeures ou de
pannes.
5.12 VARIATIONS RAPIDES DE TENSION
5.12.1 Description
Les variations rapides de tension sont des variations
soudaines, mais relativement faibles, de la tension se produisant à
l'intérieur des plages définies pour l'amplitude de la tension en
régime permanent.
Les variations rapides de tension occasionnelles n'ont pas
nécessairement beaucoup d'effet sur le papillotement, mais elles peuvent
perturber certains équipements et doivent par conséquent
être limitées en amplitude.
5.12.2 Causes
La plupart du temps, elles résultent de variations de la
charge des clients ou de manoeuvres sur le réseau. Elles peuvent
être occasionnelles ou répétitives.
5.12.3 Méthode d'évaluation
Il s'agit d'établir la différence maximale des
tensions efficaces entre deux intervalles, choisis parmi trois intervalles
consécutifs de trois secondes. La valeur efficace de la tension est
évaluée sur des intervalles de temps d'intégration de
trois secondes. La méthode de mesure est décrite à la
référence [2].
5.12.4 Valeurs indicatives
Dans les conditions habituelles d'exploitation l'amplitude
des variations rapides de tension ne devrait pas, de façon
générale, excéder 8 % de la tension nominale. Dans
certains environnements particuliers (un parc industriel par exemple), elles
peuvent atteindre 10 % de la tension nominale.
5.13 SURTENSIONS TRANSITOIRES - BASSE TENSION
5.13.1 Description
On classe généralement dans cette
catégorie les perturbations de très courte durée, qui
durent typiquement moins d'un demi-cycle, c'est-à-dire de quelques
microsecondes (us) à plusieurs millisecondes (ms). Les surtensions
transitoires peuvent être unidirectionnelles ou oscillatoires et elles
peuvent endommager les isolants de l'appareillage ou des composantes
électroniques.
5.13.2 Causes
Les surtensions peuvent être reliées à :
· des manoeuvres sur les lignes et les
équipements en réseau, notamment des commutations de batteries de
condensateurs qui se traduisent par une onde oscillatoire amortie
superposée à l'onde fondamentale et présentent une
fréquence généralement comprise entre 100 Hz et 9 kHz, et
d'une durée de crête inférieure à 1/2 cycle ;
· des commutations de charges inductives qui se traduisent
par des transitoires à front raide dont le temps de montée
typique varie entre 0,5 us à 5 us;
· la foudre qui se traduit à l'extérieur
des bâtiments par une impulsion unidirectionnelle présentant, dans
les cas les plus rapides, un temps de montée de l'ordre de la
microseconde et une valeur crête pouvant atteindre 10 kV, voire 20 kV;
· la foudre qui se traduit à l'intérieur
des bâtiments par une onde oscillatoire amortie
caractérisée par une fréquence de 5 kHz à 500 kHz,
un temps de montée inférieur à une microseconde et une
valeur crête typiquement limitée à 6 kV,.
Les surtensions transitoires diminuent rapidement à
mesure que la distance entre la source de perturbation et la charge
réceptrice augmente. Pour certains équipements à
éléments inductifs, le facteur dU/dt peut être
important.
5.13.3 Méthode d'évaluation
L'évaluation consiste à mesurer la forme d'onde
de tension et sa valeur crête instantanée avec une chaîne de
mesure dont la bande passante est suffisante par rapport à la
fréquence des phénomènes considérés. La
méthode de mesure est décrite à la référence
[2].
5.13.4 Valeurs indicatives
Les valeurs crêtes des surtensions transitoires en
circuit ouvert (pire cas) se limitent généralement à 6kV
à l'intérieur des bâtiments et à 10kV ou 20 kV
à l'extérieur. Ces valeurs ont été établies
en fonction des tensions d'isolement des installations basses tension. En
pratique ces valeurs seront réduites considérablement par la
présence des charges raccordées et de leurs dispositifs de
protection.
Dans le cas de la mise sous tension de batteries de
condensateurs shunt, manoeuvre fréquente sur le réseau,
l'amplitude de la surtension transitoire est typiquement inférieure
à 2 fois la tension ligne-terre crête du réseau. Cette
valeur peut être plus élevée en présence de
réflexion d'onde ou de résonance entre les équipements du
client et le réseau d'alimentation.
5.14 SURTENSIONS TRANSITOIRES - MOYENNE TENSION
5.14.1 Description
On classe généralement dans cette
catégorie les perturbations de très courte durée, qui
durent typiquement moins d'un demi-cycle, c'est-à-dire de quelques
microsecondes (us) à plusieurs millisecondes (ms). Les surtensions
transitoires peuvent être unidirectionnelles ou oscillatoires et elles
peuvent endommager les isolants de l'appareillage ou des composantes
électroniques.
5.14.2 Causes
Les surtensions peuvent être reliées à :
· des manoeuvres sur les lignes et les
équipements en réseau, notamment des commutations de batteries de
condensateurs qui se traduisent par une onde oscillatoire amortie
superposée à l'onde fondamentale et présentent une
fréquence généralement comprise entre 100 Hz et 9 kHz, et
d'une durée de crête inférieure à 1/2 cycle ;
· la foudre qui se traduit généralement
par une impulsion unidirectionnelle présentant, dans les cas les plus
rapides, un temps de montée de l'ordre de la microseconde. Ces
surtensions transitoires font l'objet d'une attention particulière pour
la coordination de l'isolement des équipements raccordés au
réseau moyenne tension ; divers documents en traitent dont les normes
ACNOR CAN3-C308 [4] et CEI 71 [6].
5.14.3 Méthode d'évaluation
L'évaluation consiste à mesurer la forme d'onde
de tension et sa valeur crête instantanée avec une chaîne de
mesure dont la bande passante est suffisante par rapport à la
fréquence des phénomènes considérés. La
méthode de mesure est décrite à la référence
[2].
5.14.4 Valeurs indicatives
Dans le cas de la mise sous tension de batteries de
condensateurs shunt, manoeuvre fréquente sur le réseau,
l'amplitude de la surtension transitoire est typiquement inférieure
à 2 fois la tension ligne-terre crête du réseau. Cette
valeur peut être plus élevée en présence de
réflexion d'onde ou de résonance entre les équipements du
client et le réseau d'alimentation.
6. Références :
Ce document est basé sur les travaux du Groupe de travail
inter-unités sur les caractéristiques des tensions d'alimentation
et sur les références suivantes :
[1] Caractéristiques de la tension fournie par les
réseaux publics de distribution, Norme CENELEC EN50 160 :1994.
[2] Méthodes de mesures des caractéristiques et
cibles de qualité de tension fournie par le réseau
d'Hydro-Québec. IREQ, 1er Décembre 2000
[3] Tensions recommandées pour les réseaux
à courant alternatifs de 0 à 50 000V , Norme ACNOR
CAN3-35-83.
[4] Techniques d'essai et de mesure - Section 15 :
Flickermètre - Spécifications fonctionnelles et de
conception. Norme CEI 61000-4-15 :1997
[5] The Principle and Practice of Insulation Coordination -
Electric Power Systems and Equipment. Norme ACNOR CAN3-C308-M85.
[6] Coordination de l'isolement, Parties I et 2. Normes
CEI 71-1 et 7 1-2.
STATISTIQUES : CREUX DE TENSION ET COUPURES BRÈVES
SUR LE RÉSEAU MOYENNE TENSION
Les données qui suivent proviennent d'une campagne de
mesure menée en milieu industriel pendant la période
1995-1996.
Les deux tableaux suivants positionnent les
phénomènes dans la grille des creux de tension qui sont
normalement générés sur le réseau d'alimentation.
Le premier identifie les événements qui génèrent
les creux de tension typiquement attribuables aux clients.
Creux générés par le client
|
AMPL/DURÉE->
|
<0,1s
|
0,1s<t<0,5s
|
0,5s<t<1
s
|
1s<t<3s
|
3s<t<20s
|
20s<t<60
s
|
>60s
|
|
10% ... <15%
|
Variation de
charge
|
|
Démarrage
charge
de
motrice
|
|
|
|
15% ... <30%
|
|
Défaut
au
client
|
|
30% ... <60%
|
|
|
|
|
|
|
60% ... <100%
|
|
|
|
|
|
|
|
100%
|
Défaut intempestif au client
|
|
Le second positionne les creux de tension
générés typiquement par les événements
attribuables au réseau Hydro-Québec. Ces événements
sont principalement causés par le circuit de protection du
réseau. Celui-ci est réglé de façon à donner
la meilleur qualité de service à l'ensemble des clients. Par
exemple, sur le réseau aérien, Hydro-Québec utilise du
réenclenchement qui permet de rétablir le service sur des
défauts temporaires (animaux, branche d'arbre, etc...) à
l'intérieur de quelques secondes. Le nombre de défauts
temporaires est trois fois plus élevé que les défauts
permanents.
Creux provenant du réseau
|
AMPL/DURÉE->
|
<0,1s
|
0,1s<t<0,5
s
|
0,5s<t<1
s
|
1s<t<3s
|
3s<t<20s
|
20s<t<60
s
|
>60s
|
|
10% ... <15%
|
Élément
instantané
de la protection
|
Court-circuit distant ou charge de
d'autre client
|
Baisse
de
tension
|
|
15% ... <30%
|
|
Élément
temporisé
|
|
|
|
|
30% ... <60%
|
|
|
|
|
|
60% ... <100%
|
|
|
|
|
|
100%
|
Réenclenchement sur la
même artère
|
Perte
d'Alim.
|
Les mesures ont été prises en phase-neutre
durant la campagne de mesure. Lorsque les équipements sont
connectés phase à phase, l'amplitude vue des creux de tension est
moindre. Selon les statistiques de l'étude, près de 60% des creux
de tension sont monophasés.
À titre indicatif, le tableau suivant fournit les
résultats des mesures de creux de tension recensés sur le
réseau d'Hydro-Québec à 17 sites au Québec. Il
représente la valeur moyenne du nombre de creux de tension par
année basée sur les mesures effectuées.
Moyenne des occurrences des 17 sites (sur une base annuelle).
Creux provenant du réseau
|
AMPL/DURÉE-> <0,1s
|
0,1s<t<0,5
s
|
0,5s<t<1
s
|
1s<t<3
s
|
3s<t<20s
|
20s<t<60
s
|
>60s Total
|
|
10% ... <15% 174.3
|
23.0
|
6.9
|
3.2
|
2.8
|
1.2
|
1.8 213.2
|
|
15% ... <30% 32.1
|
10.7
|
3.5
|
0.0
|
0.0
|
0.4
|
0.8 47.5
|
|
30% ... <60% 11.8
|
3.9
|
1.5
|
1.1
|
0.0
|
0.0
|
0.3 18.6
|
|
60% ... <100% 2.7
|
0.0
|
0.2
|
0.0
|
0.0
|
0.0
|
0.4 3.3
|
|
100% 0.6
|
0.0
|
0.0
|
2.7
|
4.2
|
0.2
|
4.6 12.3
|
|
total = 295.0
|
En ce qui concerne les résultats des creux de tension
provenant des opérations normales des clients, ils dépendent
beaucoup des installations de chaque client. Dans le cadre de cette campagne de
mesure, les appareils ont été installés chez des clients
fortement perturbateurs (fours à arc, démarrage de moteurs de
fortes puissance...). Les résultats ne sont donc pas
représentatifs des creux de tension typiques. C'est pourquoi ils ne sont
pas inclus au présent document.
STATISTIQUES DE VARIATIONS DE
FRÉQUENCE
Les statistiques suivantes sont fondées sur la mesure
des valeurs maximales de variations de fréquence en régime
perturbé relevées sur le réseau principal
d'Hydro-Québec entre Février 1991 et décembre 1998.
L'occurrence moyenne est évaluée sur une base annuelle
d'après les statistiques compilées sur les
événements survenus pendant cette période.
|
VARIATIONS DE
FRÉQUENCE
(F)
|
CONDITIONS
DU RÉSEAU
|
OCCURRENCE
MOYENNE
|
DURÉE
TYPIQUE
|
|
+ 0,5 Hz à + 1 Hz
|
Régimes perturbés
rares
|
Une fois l'an
|
-
|
|
+ 0,20 Hz à + 0,5 Hz
|
Régimes perturbés
fréquents
|
24 fois l'an
|
Typiquement moins de 10 s,
mais peut
exceptionnellement
durer plusieurs minutes.
|
|
#177; 0,20 Hz
|
Conditions
normales
sans
perturbations
|
|
Régime permanent
|
|
0,20 Hz à 0,5 Hz
|
Régimes perturbés
fréquents
|
49 fois l'an
|
Typiquement moins de 10 s, mais peut exceptionnellement
durer plusieurs minutes.
|
|
0,5 Hz à 1 Hz
|
Régimes perturbés
fréquents
|
20 fois l'an
|
|
1 Hz à 1,5 Hz
|
Régimes perturbés
rares
|
Moins d'une fois
l'an
|
-
|
|
Remarque : Des variations de fréquence plus
élevées, par exemple, de plus ou moins 4 Hz par rapport à
la fréquence fondamentale de 60 Hz (56 Hz à 64 Hz), peuvent se
produire temporairement sur des parties de réseau îlotées
à la suite de perturbations majeures ou de pannes.
|
|
ANNEXE C
EXTRAITS DU RÈGLEMENT NUMÉRO
634
SUR LES CONDITIONS DE FOURNITURE DE
L'ÉLECTRICITÉ Loi sur Hydro-Québec, (L.R.Q., c.H-5,
a.22.0.1)
|
EXTRAITS DU RÈGLEMENT NUMÉRO
634
SUR LES CONDITIONS DE FOURNITURE DE
L'ÉLECTRICITÉ
Loi sur Hydro-Québec, (L.R.Q., c.H-5,
a.22.0.1)
La mention de certaines dispositions du réglement 634
sur les conditions de fourniture de l'électricité n'a pas
pour effet de rendre inapplicables l'ensemble des dispositions dudit
règlement.
64. L'installation électrique du
client doit correspondre aux renseignements que celui-ci a fournis à
Hydro-Québec en vertu de l'article 76 et elle doit permettre le
raccordement à la tension fournie par Hydro-Québec.
Cette installation doit être approuvée ou
autorisée par une autorité ayant juridiction en la matière
en vertu de toute disposition législative ou réglementaire
applicable et elle doit être construite, branchée,
protégée, utilisée et entretenue de façon à
ne pas causer de perturbation au réseau, à ne pas nuire à
la qualité de la fourniture de l'électricité aux
installations des autres clients et à ne pas mettre en danger la
sécurité des représentants d'Hydro-Québec.
66. Le client doit assurer la protection des biens et la
sécurité des personnes qui se trouvent aux endroits où
l'électricité est fournie ou livrée et il est responsable
de se prémunir contre les conséquences de toute interruption de
la fourniture et de la livraison de l'électricité et il doit
protéger son installation électrique et ses appareils contre les
variations ou pertes de tension, les variations de fréquence et les
mises à la terre accidentelles.
67. Le type, les caractéristiques et le réglage
des appareils de protection du client doivent permettre la coordination entre
la protection du client et celle d'Hydro-Québec.
68. Lorsque l'électricité est fournie en moyenne
ou en haute tension par plusieurs lignes, le client doit l'utiliser par les
lignes qu'Hydro-Québec lui désigne.
Si l'une des lignes désignées fait défaut
ou requiert une mise hors tension, le client doit utiliser, à la suite
d'une autorisation ou d'une demande d'Hydro-Québec,
l'électricité par une autre ligne que lui désigne
Hydro-Québec et ce, uniquement pour la durée des travaux,
à moins qu'Hydro-Québec ne lui indique une période
d'utilisation plus longue.
69. Le client ne peut utiliser un appareillage de production
d'électricité en parallèle au réseau
d'Hydro-Québec à moins d'obtenir une autorisation écrite
d'Hydro-Québec.
70. Lorsque le client installe un groupe
électrogène d'urgence, celui-ci doit être doté d'un
appareil de communication à commande manuelle ou automatique
autorisé par HydroQuébec.
71. Le client doit informer immédiatement
Hydro-Québec de toute défectuosité électrique ou
mécanique de son installation électrique susceptible de perturber
le réseau d'Hydro-Québec, de nuire à l'alimentation des
autres clients ou de mettre en danger la sécurité des biens ou
des personnes.
72. Lorsque l'électricité est fournie en
moyenne ou en haute tension, Hydro-Québec doit pouvoir, pour assurer la
gestion de son réseau, communiquer en tout temps avec des personnes
autorisées selon la Loi sur les maîtres électriciens
(L.R.Q., c. M-3), que lui désigne le client.
Le client doit informer immédiatement Hydro-Québec
du remplacement de ces personnes.
74. Le client doit utiliser
l'électricité selon la limite de puissance disponible, de
façon à ne pas causer de perturbation au réseau
d'Hydro-Québec, à ne pas nuire à la fourniture de
l'électricité aux autres clients et à ne pas mettre en
danger la sécurité des représentants
d'HydroQuébec.
76. Le client fournit à
Hydro-Québec les renseignements relatifs à son utilisation de
l'électricité et aux caractéristiques de ses installations
électriques, nécessaires à la gestion du réseau ou
pour en assurer la sécurité. Il doit avertir immédiatement
Hydro-Québec de tout changement dans les renseignements fournis.
94. Hydro-Québec livre et fournit
l'électricité sous réserve des interruptions pouvant
résulter d'une situation d'urgence, d'un accident, d'un bris
d'équipement ou du déclenchement de l'appareillage de protection
du réseau.
95. Hydro-Québec peut interrompre, en tout temps, la
fourniture ou la livraison de l'électricité aux fins de
l'entretien, de la réparation, de la modification ou de la gestion du
réseau ou pour des fins d'utilité publique ou de
sécurité publique.
102. Hydro-Québec ne garantit pas le
maintien à un niveau stable de la tension et de la fréquence, ni
la continuité de la fourniture et de la livraison de
l'électricité. Elle ne peut en aucun cas, tant du point de vue
contractuel qu'extra contractuel, être tenu responsable des
préjudices causés aux biens résultant de la fourniture ou
de la livraison de l'électricité ou du défaut de fournir
ou de livrer l'électricité, ou résultant d'une mise
à la terre accidentelle, d'une défaillance mécanique sur
son réseau, de toute interruption de service visée à la
section V du chapitre VI, de variations de fréquence ou de variations de
la tension de fourniture.
Hydro-Québec ne peut être tenue responsable des
préjudices résultant d'une tension de fourniture en régime
permanent qui n'excède pas les limites suivantes:
1o si l'électricité est fournie en basse et moyenne
tension, selon la norme prévue à l'article 18;
2o si l'électricité est fournie en haute tension,
un écart jusqu'à plus ou moins 10% par rapport à la
tension nominale de fourniture.
Hydro-Québec ne peut être tenue responsable des
préjudices résultant de cas de force majeure, y compris lorsque
ceux-ci causent des variations de la tension de fourniture qui excèdent
les limites de variations de tension mentionnées au deuxième
alinéa.
104. Tout abonnement et toute entente conclus
en vertu du présent règlement, toute installation
effectuée par Hydro-Québec et tout raccordement du réseau
à l'installation électrique du client, toute autorisation
donnée par Hydro-Québec, toute inspection ou vérification
effectuée par elle et la fourniture ou la livraison de
l'électricité par elle ne constituent pas et ne doivent pas
être interprétés comme constituant une évaluation ni
une garantie par Hydro-Québec de la valeur fonctionnelle, du rendement
ou de la sécurité des installations du client, dont son
installation électrique et ses appareils de protection, ni de leur
conformité à toute disposition législative ou
réglementaire applicable.
Lorsque le client n'utilise pas l'électricité
conformément à l'article 74, il est responsable de tout
préjudice causé à d'autres clients ou à
Hydro-Québec
| 
