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Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive [1] ² Projet de fin d’a

Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive [1] ² Projet de fin d’année Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive Réaliser par : -Mohamed El fakir -Lahcen Laaouad Encadré par : -Mr. BENDNAIBA (entreprise) -Mr. TAOUFIK (école) Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive [2] Dédicace Chaleureusement nous dédions ce modeste travail à : Nos chers parents que Dieu les bénit Nos Chères frères et sœurs Notre grande famille Tous nos amis, tous nos camarades Tous les enseignants qui ont assuré notre formation Tous nos collègues en Génie Electrique. Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive [3] Remerciements Avant tous, nous remercions Dieu tout puissant de nous avoir aidés à porter ce travail à son terme. Nos remerciements sont particulièrement destinés à notre cher encadrant Mr BENDNAIBA ABDERHMAN chef service de la maintenance électrique pour l’aide, la collaboration, les précieux conseils et la compréhension qu’il n’a pas cessé de nous fournir. Nos remerciements s’adressent également à tous les techniciens et opérateurs de l’usine Ciments Ait Baha pour le temps qu’ils nous ont consacré tout au long de cette période, et leurs savoir-faire afin de faciliter le déroulement des travaux pour la réalisation de ce modeste travail. Nous remercions aussi Mr ELMANSOURI Ahmed qui nous a accueillis chaleureusement au poste 225 KV et pour les informations très intéressantes concernant les équipements du poste de livraison. Nous tenons aussi à faire parvenir nos sincères expressions de gratitude et de reconnaissance à Mr TOUAFIK pour tous ses efforts, l’aide et les conseils concernant les missions évoquées dans ce rapport ainsi que tous les enseignants du département Génie Electrique pour leurs efforts durant notre formation au sein de l’ENSA d’Agadir. Nos remerciements également aux membres du jury pour leurs disponibilités à siéger dans ce jury. Enfin, notre gratitude à toute personne ayant contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail. Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive [4] Résumé L’énergie électrique représente un facteur primordial dans la performance et la productivité des usines. Ainsi, les usines se retrouvent dans l’obligation d’optimiser et de performer leurs installations et leur consommation électriques. L’objectif précis de notre travail est l’allègement de la facturation ONEE à travers l’optimisation de l’énergie électrique en se basant sur les méthodes de l’amélioration de l’efficacité énergétique dans le milieu industriel. Notre travail consiste à agir sur l’énergie réactive consommée au sein de l’usine traduite par un facteur de puissance dégradé qui cause des pénalités de majoration énorme en faisant l’étude sur les salle 40,70,10,90 et 60 qui présentent un état critique , et l’étude peut être généralisée par la suite sur le reste des salles de l’usine . La première étape de notre mission consiste à collecter les informations relatives au réseau électrique de la salle 70, alors que la deuxième étape est réservée à l’étude du problème de la dégradation du facteur de puissance de la salle 70, à travers un audit sur le système de compensation de l’énergie réactive utilisé à l’usine afin d’identifier les batteries défaillantes et mal dimensionnées puis faire un dimensionnement des batteries de condensateurs. Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive [5] Liste des figures : Figure 1.1 : Structure d’actionnariat du Ciments du Maroc………………………………………………..….11 Figure 2.1 : site de l'usine ………………………………………………………………...……………..............12 Figure 2.2 : Organigramme de l’usine Ait-Bah………………………………………………………...……...12 Figure 2.3 : Infrastructures de l’usine……………………………………………...…………………………...13 Figure 3.1 : Les étapes de la fabrication du ciment…………………………………….……………………...14 Figure 3.2 : Diagramme du flux de la fabrication du Ciment………………………………………………...15 Figure 3.3 : Extraction de la matière à partir des carrières. ………………………………………………....15 Figure 3.4 : Atelier de concassage. …………………………………………………… …………...………..16 Figure 3.5 : Les halls de stockage………………………………………………………..……………………...16 Figure 3.6 : Le broyeur………………………………………………………………………………………….17 Figure 3.7 : stockage de ciments et expédition. ……………………………………………….…………...18 Figure 3.8 : Procès de fabrication du ciment. ………………………………………………….…………..18 Figure 3.9 : Tableau des catégories du ciment produit à l’usine Ait-Baha……………………..……………….19 Figure 4.1 : Composition vectorielle des puissances …………………………………..……………………...21 Figure 4.2 : Diagramme de la variation de puissance réactive pour une même puissance active………….22 Figure 5.1 : compensation globale …………………….…….………………………………………………....24 Figure 5.2 : compensation partielle ou par secteur…………………………………………………………....25 Figure 5.3 : compensation individuelle……………………………………………………………………………….……………26 Figure 5.4 : condensateurs fixes…………………………………………………………………………...……27 Figure 5.5 : principe de la compensation automatique d’une installation……………………………...……28 Figure.6.2 : Les charges non linéaires ………………………………………………………………..…..……29 Figure²6.1 : Les charges linéaires …………………………………………………………………..……….…29 Figure 6.3 : Principe de fonctionnement d'un filtre passif……………………………………..………….….30 Figure 6.4 : Filtre actif………………………………………………………………………………………..…31 Figure 7.1 : coefficient multiplicateur de la section du conducteur en fonction du cos φ de l’installation...31 Figure7 .2 : réduction des pertes par effet joule…………………………………………………………….…32 Figure 8.1 : Départ de livraison de chaque salle………………………………………………………….……33 Figure 8.2 : Rapport de puissance de chaque salle………………………………………………………….....34 Figure 8.3 : Equipements de la salle 70……………………………………………………………………..….34 Figure 8.4 : Mesures de l’équipement de comptage de la salle 70……………………………………...…….35 Figure 8.5 : Le Fresnel des puissances avant compensation…………………………………………..……….35 Figure 8.6 : Les différentes puissances avant et après le dimensionnement…………………………………37 Figure 8.7 : Choix de type de compensation selon CEI …………………… ………………………………..37 Figure 8.8 : Mesures des THDI des trois phases de la salle 70……………………………………………..…39 Figure 9.1 : Les différents équipements alimentés par la salle 60………………………………………..…..40 Figure 9.2 : Mesures de l’équipement de comptage en MT de la salle 60……………………………….…..40 Figure 9. 3 : Table de calcul de la valeur Q’’ (kvar) à installe…………………………………….…………41 Figure 9.4 : Mesures des THDI des trois phases en MT de la salle 60……………………….….…………..42 Figure 9.5 : Mesures de l’équipement de comptage en BT de la salle 60……………………………………43 Figure 9.6 : Equipement de comptage en BT de la salle 90……………………………………………..... 45 Figure 9.7 : Les équipements de la salle 10 avec leur facteur de puissance…………………...……………….46 Figure 9.8 : Les facteurs de puissance de salle 10 en ordre croissant……………………………..………………47 Figure 9.9 : Equipement de contage en BT de la salle 10…………………………………….………………47 Figure 9.10 : Mesures relevées de l’écran du TGBT…………………………………..……………………..48 Figure 9.11 : Equipement de comptage pour les deux MCC 20 et 19………………………………………..49 Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive [6] TABLE DES MATIERES Remerciements Résumé Liste des figures Introduction Générale Chapitre I : PRESENTATION D’USINE CIMENTS DU MAROC« USINE AIT BAHA » 1. PRESENTATION DE CIMENTS DU MAROC ……………………………………………………………………..….10 1.1. Présentation générale du Groupe :……………………………………………………………………………. 10 1.2. Historique : …………………………………………………………………………………………………………..……10 1.3. Fiche signalétique et actionnariat de ciments du Maroc : ……………………………………..……11 2. L'USINE D'AGADIR - CIMENTS DU MAROC …………………………………………………………………..…….11 2.1. Site de l’usine :……………………………………………………………………………………………………..…… 11 2.2. 2.2 Organigramme de l’entreprise …………………………………………………………………………….12 3. PROCESSUS DE FABRICATION DU CIMENT ……………………………………………………………………….14 3.1. La carrière : EXTRACTION DE LA MATIÈRE PREMIÈRE ………………………………………………15 3.2. Le concassage : PRÉPARATION DE LA MATIÈRE PREMIÈRE ……………………….……………...16 3.3. Les halls de stockage : PRÉPARATION DE LA MATIÈRE PREMIÈRE ………………………...…16 3.4. Le Broyage de la matière cru : ………………………………………………………………………….……..…17 3.5. Homogénéisation de la matière Cru : …………………………………………………………………..…….17 3.6. Ligne de cuisson :…………………………………………………………………………………………..………….. 17 3.7. Broyage ciment : ……………………………………………………………………………………………………..…18 3.8. Stockage de ciments et Expédition : …………………………………………………………………...………18 4. PRODUITS FABRIQUES : ……………………………………………………………………………………………………19 ChapitreII : COMPENSATION DE L’ENERGIE REACTIVE 1. ENERGIE REACTIVE ET FACTEUR DE PUISSANCE ……………………………………………………………...21 1.1. Introduction : ………………………………………………………………………………………………………….…21 1.2. Les principaux consommateurs d’énergie réactive concernent : ………………………….……22 1.3. L’impact de l’énergie réactive sur le réseau : …………………………………………….………….……22 1.4. Principe de la compensation : ………………………………………………………………………………..…..23 1.5. Facteur de puissance :………………………………………………………………….……………………..…….. 23 2. INSTALLATION D’UNE BATTERIE DE CONDENSATEURS …………………….……………………..………24 2.1. Compensation globale :……………………………………………………………...……………………………… 24 2.1.1. Principe :……………………………………………………………………………………………………….. 24 Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive [7] 2.1.2. Intérêt : ………………………………………………………………………………………………….……….24 2.2. Compensation par secteur………………………………………………………………………………………… 25 2.2.1. Principe :……………………………………………………………………………………………………….. 25 2.2.2. Intérêt : …………………………………………………………………………………..………………………25 2.3. Compensation individuelle : ………………………………………………………………...…………………....25 2.3.1. Intérêt :………………………………………………………………………………………………………….. 26 3. TYPE DE COMPENSATION…………………………………………………………………………………………….….. 26 3.1. Compensation fixe :…………………………………………………………………………………….…………….. 26 3.2. Compensation automatique ou en « gradins » : ……………………………………….…………………27 3.2.1. Eléments internes :…………………………………………………………………….………………….. 27 3.2.2. Principe d’une batterie automatique : ……………………………………..………………….….27 4. GENERALITES SUR LES HARMONIQUES ……………………………………………………..……………….…….28 4.1. Introduction : …………………………………………………………………………………………...……….……….28 4.2. Influence des harmoniques sur les armoires de compensation de l’énergie électrique :……………………………………………………………………………………………………………….…………….. 29 4.3. Effet de résonnance : ………………………………………………………………………….…..………………….29 4.3.1. Filtre passif : ……………………………………………………………………..…………..………………..30 4.3.2. Filtre actif :…………………………………………..……………………………………………..…………..30 5. AVANTAGES DUS A L'AMELIORATION DU FACTEUR DE PUISSANCE ………………………………....31 5.1. Diminution de la section des câbles …………………………………………………………………..……..31 5.2. Réduction des chutes de tension : …………………………………………………………………..……… 32 5.3. Diminution des pertes en ligne ……………………………………….…………………………….………….32 5.4. Augmentation de la puissance disponible : ………………………………………………………………..32 5.5. Diminution de la facture d'électricité……………………………………………………………………….. 33 6. ETUDE PRATIQUE : ……………………………………………………………………………………….………………….33 6.1. Etude des compensateurs de la Salle 70 :………………………………………………………………….. 34 6.2. Choix de type de compensation : …………………………………………………….………………………….37 6.3. Etude des compensateurs de la Salle 60 : ………………………………………….……………………….40 6.3.1. Compensation MT : …………………………….……………………………….………..………………..40 6.3.2. Compensation BT : …………………………………………………………………………..……………..43 6.4. Etude des compensateurs de la Salle 90 : ……………………………………..………..…. ………………45 6.5. Etude des compensateurs de la Salle 10 : …………………………………………………………………46 6.6. Etude des compensateurs de la Salle 40 : …………………… …………………………………………..48 Dimensionnement des compensateurs de l’énergie réactive [8] Introduction Générale Dans le cadre de notre quatrième année à L’Ecole Nationale des sciences appliquées d’Agadir, on a eu l’opportunité de réaliser un stage de fin d’année au sein du groupe CIMENTS DU MAROC, usine d’Ait Baha. Ce stage était pour nous l’occasion rêvée de découvrir l’activité industrielle d’un point de vue professionnel, les objectifs de ce stage étaient d’appliquer nos acquis au niveau des systèmes électriques et électricité industrielle ainsi d’acquérir la notion du travail uploads/Industriel/ dimensionnement-des-compensateurs-de-l-x27-energie-reactive.pdf