Fonctionnement en parallèle
Synchronisateur au réseau
Electricité

Le synchronisateur va établir la connection entre le réseau et le générateur à coupler. Le synchronisateur fait partie de l'électronique du générateur, mais peut également être disponible sous la forme d'un module séparé. Le synchronisateur ne gère que la synchronisation.
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Synchronisateur

Nous décrivons ici un système ou le module synchronisateur est indépendant. Ce module permet de synchroniser automatiquement un générateur au réseau, mais ne gère plus le générateur une fois celui-ci couplé au réseau. Le générateur a besoin d'un automatisme qui adapte le courant d'excitation et l'injection de carburant à la situation du réseau.

Les paramètres à programmer dans le synchronisateur sont différents selon qu'on a affaire à un couplage au réseau de distribution ou à un réseau local:

  • On connecte un générateur au réseau de distribution parce qu'on veut diminuer la demande d'énergie ou parce qu'on va passer en génération autonome (navire qui va quitter le quai)
  • On connecte un générateur à un réseau local (fonctionnement en ilot) parce que la puissance actuellement disponible n'est pas suffisante.
Les paramètres du générateur doivent être réglés plus finement quand on connecte un générateur au réseau: il s'agit généralement de très gros générateurs qui risquent de perturber le réseau s'ils ne sont pas couplés correctement. Un réseau local est généralement moins stable, avec un efréquence et une tension qui varient légèrement. Si le réglage du synchronisateur est trop strict, les conditions d'un couplage ne seront jamais remplies.

Le couplage d'un générateur au réseau de distribution se fait plus souvent qu'on le croit, voici deux exemples:

  • Les grosses entreprises paient non seulement l'énergie consommée, mais également les pics de consommation. Quand l'usine doit enclencher un gros consommateur, elle enclenche momentanément le générateur pour absorber les pics de consommation ("peak shaving").
  • Certaines usines produisent des gaz combustibles qui peuvent être utilisés dans des turbines à gaz pour produire de l'électricité. Un exemple ce sont les hauts fourneaux qui produisent beaucoup de gaz, mais dont la valeur calorique est si faible que cela n'est pas rentable de les stocker ou de les transporter. Ces gaz sont utilisés sur place pour chauffer les batiments ou pour produire de l'électricité.

Le synchronisateur reçoit plusieurs signaux qui vont déterminer si la synchronisation est possible. Il reçoit évidemment la tension du réseau (bus bar) ainsi que celle du générateur. Ce synchronisateur ne peut pas régler la tension du générateur, elle est réglée par le module électronique même (réglage du courant d'excitation). Le synchronisateur ne peut que controler la tension et la phase. Avant une synchronisation, plusieurs paramètres sont testés:
  • Tension du générateur légèrement supérieure à la tension de réseau
  • Vitesse de rotation pratiquement identique, avec le générateur produisant une fréquence légèrement plus élevée que celle du réseau
  • La mise en parallèle est effectué au moment où la différence de phase est la plus faible, mais en tenant compte que le sectionneur met un certain temps à connecter les deux réseaux.

Voici les réglages d'un synchronisateur FAS-113DG:

  • Tn: détermine la durée des impulsions de commande du Woodward (régulateur de vitesse)
    25..500ms, valeur de départ 200ms
    La modification de la vitesse se fait toujours par une impulsion de durée fixe. Plus le régulateur répond rapidement, et plus il faut que les impulsions sont courtes pour éviter un overshoot. Si les impulsions sont trop courtes, le générateur met plus de temps à suivre la vitesse du réseau.

  • Fenètre de fonctionnement linéaire
    0.25..2.5Hz, valeur de départ: 2.5Hz
    Zone de correction linéaire de la vitesse de rotation. Dans la zone de correction linéaire, le nombre d'impulsions par unité de temps dépend de la déviation de la fréquence du générateur par rapport à la fréquence du réseau. Hors de la fenètre de fonctionnement, l'impulsion est continue tant que la vitesse n'est pas correcte. Plus la fenètre est étroite, et plus le générateur prend rapidement la vitesse désirée, mais avec une possibilité d'instabilité (la différence de fréquence acceptable n'est pas maintenue assez longtemps pour permettre le couplage).

  • Différence de fréquence acceptable pour permettre le couplage
    0.1..0.5Hz, valeur de départ: 0.5Hz
    Le synchronisateur ne va pas coupler le générateur tant que sa vitesse varie de plus de xHz de la fréquence de réseau. Plus la valeur est élevée, et plus la synchronisation est rapide, mais elle peut produire un coup de butoir dans le réseau.

  • Différence de tension acceptable pour permettre la synchronisation
    2..12%
    Le synchronisateur ne va pas coupler les réseaux tant que la tension du générateur n'est pas dans les limites. On utilisera une faible valeur si on connecte un générateur puissant à un réseau stable (par exemple réseau de distribution) pour éviter les courants déwattés (puissance réactive), on utilisera une valeur plus élevée si la tension du réseau n'est pas très stable.

  • Temps de ferméture du sectionneur
    20..200ms
    Le sectionneur ne répond pas immédiatement à un ordre de ferméture. Il est indiqué dans la fiche technique du sectionneur quelle est le temps de réponse à un ordre de ferméture.
Ce synchronisateur commande donc la vitesse du moteur (et donc la fréquence du générateur) par des impulsions + ou - qui sont transmises à un petit moteur à courant continu qui fait varie la position du woodward (régulateur de vitesse). Le synchronisateur n'a aucune influence sur la tension du générateur, qui est réglée par le module principal.

Une fois l'ordre de ferméture donné, le synchronisateur ne joue plus aucun rôle. La puissance effective et réactive est mesurée par un autre module et commande l'injection de carburant et le courant d'excitation. Le générateur est coupé du réseau si le courant est trop élevé, s'il y a un retour de puissance (perte de puissance du générateur) ou si la puissance fournie est trop élevée. Les protections sont réglées de telle sorte qu'une légère surcharge est acceptable.

Le synchronisateur a les indicateurs suivant:

  • Tension du générateur dans les limites pour permettre la synchronisation
  • Tension du réseau dans les limites (Un +/-20%)
    Le générateur doit s'adapter à la tension de réseau, mais la synchronisateion ne peut se faire que si la tension du réseau est dans les limites.
  • Différence de fréquence acceptable pour permettre la synchronisation
  • Deux leds s'allument également chaque fois qu'une impulsion de correction de vitesse + ou - est envoyée au Woodward.
En plus des trois conditions à remplir, le synchronisateur ne va pas autoriser la synchronisation si la fréquence du générateur n'est pas suffisamment stable (variation de fréquence de plus de 2.5Hz/seconde).

Après la synchronisation, le générateur flotte sur le réseau (il ne fournit pas de puissance active). Un module de gestion est nécessaire pour controler la puissance fournie au réseau (marche en programme ou marche proportionelle). Les générateurs ont généralement une interconnection pour échanger les paramètres de fonctionnement et déterminer ainsi la part que chaque générateur doit fournir.

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