Brevet FR2494055A1 — publié le 19820514

Dispositif de compensation de l'énergie électrique réactive dans un réseau La présente invention concerne les dispositifs de compensation d'énergie réactive des réseaux électriques. De tels dispositifs sont bien connus et l'invention vise à apporter une amélioration à ces dispositifs connus. Un dispositif classique de compensation d'énergie réactive comporte par exemple, branché sur le réseau généralement deux unités de compensation comprenant chacune une inductance, un condensateur et un interrupteur à thyristors reliés en série et une unité de compensation ne comportant qu'une inductance reliée en série avec un interrupteur à thyristors. Ainsi, selon les besoins, une seule ou bien les deux unités de compensation comportant un condensateur sont mises en service. C'est ce que l'on appelle couramment un compensateur comportant plusieurs gradins de condensateurs qui fournissent de la puissance réactive au réseau par valeurs discrètes. La variation continue et précise est assumée par l'unité de compensation ne comportant qu'une inductance en effectuant un réglage fin du courant traversant l'inductance, par les thyristors de son interrupteur. Dans un réseau triphasé, qui est le cas le plus courant, il y a un dispositif tel que définit ci-dessus par phase. Les circonstances idéales de mise en service d'un "gradin" sont réalisées lorsque le condensateur est chargé et qu'il est connecté à l'instant où la tension d'alimentation égale la tension de charge du condensateur ce qui ne provoque aucune surtension. Pendant les périodes où l'interrupteur à thyristors d'une unité de compensation comprenant un condensateur est ouvert, les thyristors sont soumis une fois par période au double de la tension crête du réseau, ce qui fixe leur dimensionnement normal.Cependant, en cas de défaut, tel qu'un amorçage involontaire des thyristors au moment où ils sont soumis au double de laytension crête du réseau c'est-à-dire au moment où la tension du réseau est en opposition avec celle du condensateur, cela risque de provoquer de fortes surtensions aux bornes des thyristors, et du. condensateur de l'ordre de quatre fois la valeur de l'amplitude de la tension d'alimentation de l'unité de compensation, cela peut se produire également lors de l'élimination d'un défaut grave dans le réseau ou le délestage d'une charge importante. Pour atténuer ces fortes contraintes, on connait des appareils capables de limiter dans une faible mesure la surtension aux bornes des condensateurs ou des thyristors : des parafoudres à résistances non linéaires. Mais ceux-ci ont des possibilités, souvent insuffisantes d'absorber rapidement l'énergie emmagasinée dans les condensateurs en cas de défaut. La présente invention à pour but d'améliorer la protection d'un tel dispositif et de diminuer les pertes. L'invention a donc pour objet-un dispositif de compensation de l'énergie électrique réactive dans un réseau, comportant, branché sur le réseau au moins une unité de compensation comprenant une inductance, un condensateur et un premier interrupteur bidirectionnel à thyristors, reliés en série, caractérisé en ce qu'aux bornes du condensateur sont branchés en série une impédance inductive et un second interrupteur bidirectionnel à thyristors et en ce qu'il comprend en outre des moyens de commande d'amorçage des thyristors dudit second interrupteur bidirectionnel, ces moyens de commande étant subordonnés à l'action d'un signal délivré par un çircuit comportant une porte logique "OU" reliée en entrée d'une part à un premier circuit de mesure avec détection d'un seuil prédéterminé de la tension aux bornes dudit premier interrupteur et d'autre part à un second circuit de mesure avec détection d'un seuil prédéterminé de la tension aux bornes dudit second interrupteur. L'invention sera bien comprise à la lumière due la description d'un exemple de réalisation de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel La figure 1 représente le schéma électrique d'une unité de compensation triphasée dans l'art antérieur connu La figure 2 représente le schéma électrique, pour une phase, d'une unité de compensation comportant le dispositif de protection selon l'invention. La figure 3 représente le dispositif selon l'invention d'une manière plus détaillée que sur la figure 2. En se reportant à la figure 1 l'ensemble représente une unité de compensation triphasé connue. Chaque phase comporte reliés en série : une inductance 1, un condensateur 2 et un interrupteur sta tique 3 comportant deux thyristors 4 et 5. L'ensemble est connecté en triangle et est relié au réseau à compenser par les fils 6, 7 et 8. Ceci réalise donc une unité de compensation et il peut y en avoir plusieurs identiques par exemple deux et on place généralement en outre une unité ne comportant pas de condensateur mais seulement des inductances permettant de réaliser un réglage fin de la compensation par le réglage du courant dans cette unité au moyen des thyristors de l'interrupteur statique. Selon l'invention, et comme on le voit sur la figure 2, qui ne représente qu'une seule phase de l'unité de compensation, le condensateur est muni d'un dispositif de décharge comprenant une impédance inductive 9 capable d'absorber une forte énergie pendant un temps très court, et un interrupteur statique 10 comportant deux thyristors 11 et 12. L'interrupteur statique 10 est commandé par un sous ensemble électronique de mesure et de commande 13, 14 et 15 qui sera décrit plus en détail à la figure 3. Ce sous ensemble commande l'amorçage de l'interrupteur 10 lorsque la tension aux bornes de l'interrupteur principal 3 ou la tension aux bornes de l'interrupteur de décharge 10 excède un seuil fixe à l'avance. Selon le facteur d'amortissement choisi du circuit comprenant le condensateur 2 et l'impédance 9, on peut effectuer la décharge du condensateur 2 en une ou bien deux phases successives, ou seulement inverser la charge. La figure 3 montre un exemple de réalisation pratique, l'unité de compensation statique comprend l'inductance 1 et le condensateur 2 de la figure 2 qui est constitué par une pluralité de condensateurs élémentaires 16. Ces éléments sont reliés en série avec un interrupteur statique composé d'une pluralité de thyristors 17. Le dispositif de décharge des condensateurs 16 comprend l'impédance inductive 9 reliée en parallèle aux bornes des condensateurs 16 par l'intermé- diaire d'un interrupteur statique comprenant une pluralité de thyristors 18.L'ensemble de mesure et de commande des thyristors 18 comporte un réducteur de mesure 19 constitué essentiellement d'un potentiomètre placé aux bornes des thyristors 17 et attaquant un détecteur de seuils à hystérésis 20 qui engendre via une diode électroluminescente 21 des impulsions lumineuses transitant vers le sol à travers une fibre optique 22. On recueille au sol, sur le collecteur d'un phototransistor 23 Une impulsion électrique lorsque la tension aux bornes des thyristors 17 dépasse le seuil réglé. De la même manière, aux bornes des thyristors 18 est installée une chaine de mesure identique comportant les éléments similaires 19', 20', 21', 22' et 23' renvoyant vers le sol une impulsion dont la présence en 23' indique que le seuil choisi de tension aux bornes des condensateurs 16 est dépassé. Ces informations sont ensuite traitées dans un circuit 24 comportant un circuit logique "OU" recevant les signaux de sortie des phototransistors 23 et 23'. Le circuit 24 reçoit aussi d'autres informations telles que la tension d'alimentation de l'unité de compensation ou le courant dans les thyristors 17. Les impulsions d'amorçage des thyristors 13 sont élaborées et renvoyées vers les thyristors par voie optique. On va maintenant donner un exemple montrant l'intérêt du dispositif, selon l'invention, de décharge rapide du condensateur 2 (figure 1). On suppose un interrupteur 3 composé de quarante thyristors montés en série, capable de bloquer une tension égale à quatre fois la valeur de l'amplitude de la tension d'alimentation de l'unité de compensation, susceptible d'apparaître aux bornes de l'interrupteur 3 en l'absence du dispositif de décharge selon l'invention. Grâce au dispositif selon l'invention, on décide de réduire la tension maximale aux bornes de l'interrupteur 3 à 2,6 fois la valeur de l'amplitude nominale de la tension d'alimentation de l'unité de compensation sachant qu'un fonctionnement temporaire sous une tension d'alimentation excédant la valeur nominale de 20% est nécessaire par hypothèse. En supposant alors qu'à ce régime survienne le défaut envisagé dans le préambule du texte d'un amorçage involontaire des thyristors, on obtient alors une tension maximale aux bornes du condensateur 2 égale à 1,4 fois la valeur nominale de l'amplitude de la tension d'alimentation de l'unité de compensation et une demie période plus tard, on a aux bornes de l'interrupteur 3 une tension égale à 2,6 fois cette même amplitude. Ainsi, l'interrupteur de décharge 10 de l'invention (figure 2) doit tenir 1,4 fois cette amplitude sans déclenchement du processus de décharge et il comportera quatorze thyristors en série. L'interrupteur principal 3 doit tenir 2,6 fois cette amplitude et ne comporte plus que vingt six transistors en série. Les avantages de l'invention apparaissent clairement. En effet, il n'y a plus que vingt six thyristors traversés par le courant principal en régime normal, au lieu de quarante, le gain sur les pertes atteint 35% diminuant le coût du système de refroidissement et valorisant le coût d'investissement sans augmenter le nombre total de thyristors. Les thyristors 18 étant donné leur fonctionnement intermittant n'ont pas besoin de système d'évacuation de la chaleur. Au delà de la zone de fonctionnement prévue en exploitation, le dispositif entre en action très rapidement et en toute sécurité, le retour au fonctionnement normal est très rapide. REVENDICATION Dispositif de compensation de l'énergie électrique réactive dans un réseau, comportant, branché sur le réseau au moins une unité de compensation comprenant une inductance (1), un condensateur (2) et un premier interrupteur bidirectionnel à thyristors (3) reliés en série, caractérisé en ce qu'aux bornes du condensateur (2) sont branchés en série une impédance inductive (9) et un second interrupteur bidirectionnel à thyristors (10) et en ce qu'il comprend en outre des moyens de commande d'amorçage des thyristors dudit second interrupteur bidirectionnel, ces moyens de commande étant subordonnés à l'action d'un signal délivré par un circuit (15) comportant une porte logique "OU" reliée en entrée d'une part à un premier circuit de mesure (14) avec détection d'un seuil prédéterminé de la tension aux bornes dudit premier interrupteur et d'autre part à un second circuit de mesure (13) avec détection d'un seuil prédéterminé de la tension aux bornes dudit second interrupteur.