Cours : Compensation d'Energie Réactive

Influence des composants du réseau sur la stabilité de tension

On a évalué la stabilité de tension en utilisant la courbe de bifurcation de tension, sous l'influence de plusieurs composants du réseau, récapitulés dans ce qui suit :

  • Influence du facteur de puissance

  • Influence de la nature de la charge.

Réseau d'application

La figure II.3, illustre le schéma synoptique du système d'application utilisée dans cette étude. Le réseau est composé d'un générateur qui alimente une charge via une ligne électrique d'une réactance de 0.15 pu. Le réseau comprend aussi des équipements de contrôle à savoir les dispositifs FACTS et d'un transformateur régleur en charge. La tension à la sortie du générateur est considérée fixe égale à 1pu.

Fig II.2 Courbe de bifurcation de tension.

Influence du facteur de puissance de la charge sur la stabilité de tension

La figure II.4, représente la courbe de bifurcation de la tension pour différentes valeurs de B=tg θ Il est clair que lorsque le facteur B diminue (c'est-à-dire θ diminue) la puissance maximale transmise par la ligne augmente. Cette situation semble très logique, car lorsque la compensation de l'énergie réactive de la charge augmente (c'est-à-dire θ diminue) ; la puissance maximale transmissible (marge de stabilité) augmente. La courbe en pointillé de la figure II.4 représente l'évolution du point critique (point d'effondrement de tension) en fonction du facteur B . Il est clair que la tension critique augmente quand le facteur B diminue ; de ce fait, une surcompensation de l'énergie réactive risque d'amener la valeur de la tension critique dans la région de fonctionnement normale. Ainsi on peut conclure que le facteur de puissance à un impact très significatif sur la caractéristique PV et donc sur la stabilité de tension. La puissance maximale transmissible par la ligne augmente avec le facteur de puissance. Donc la charge, qui possède un facteur de puissance relativement élevé, offre une marge de stabilité de tension satisfaisante.

Fig II.3 Schéma synoptique du réseau d'application.

Influence de la nature de charge

Comme déjà mentionné précédemment, la stabilité de tension est très sensible à la nature de la charge. La modélisation standard des charges par le modèle PQ (puissance active et réactive constante) ne représente pas les caractéristiques réelles de celle-ci. Il existe d'autres modèles statiques (modèle du courant constant et d'impédance constante) qui représentent les puissances active et réactive consommées par la charge en fonction de la tension aux bornes de celle-ci.

Les trois modèles statiques sont réunis dans les deux équations :

Fig II.4 Caractéristique PV pour différente valeurs de B=tg θ

Suivant les valeurs de n p et n q , on peut citer les trois modèles statiques suivants :

Modèle à puissance constante

C'est le modèle classique utilisé dans le calcul d'écoulement de puissance. Dans ce modèle, les puissances active et réactive sont considérées constante, elle ne dépend pas de la tension (n p = n q =0). La charge électrique est modélisée par les deux équations suivantes :

Modèle à courant constant

Dans ce modèle de charge, les puissances active et réactive dépendent directement de la tension. De ce fait, les exposants np et nq sont égaux à 1. Les équations deviennent :

Modèle à admittance constante

Les puissances consommées par la charge sont fonction du carré de la tension, en remplaçant np et nq, on trouve :

La figure II.5 montre la sensibilité de la courbe de bifurcation de la tension vis-à-vis de la nature de la charge. Le modèle à puissance constante (n=0) est le cas le plus néfaste sur la stabilité statique de tension. Il possède le point d'effondrement le plus critique parmi les trois cas de simulation.

Les charges à courant constant (n=1) ont un point critique plus éloigné que les charges à puissance constante. Avec ces charges, la probabilité d'occurrence d'un effondrement de tension est faible.

Pour les charges à admittance constante, il n'existe pas un point d'effondrement de tension. Donc il y a toujours un point de fonctionnement théoriquement stable.

Fig II.5 Influence des modèles de charge sur la caractéristique PV

L'étude paramétrique de la stabilité de tension a montré que la nature de la charge est un paramètre essentiel dans l'étude de la stabilité de tension. Une charge de puissance constante (P=Q=cte) est la plus pessimiste sur la stabilité de tension.

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