Quand les courants harmoniques riment avec incendie

  1. Courants harmoniques Risque incendie habilitation électrique

N’allez pas vous imaginer  que le courant électrique joue de la musique. Non, l’électricité est traite et peu parfois nous jouer de vilains tours avec ses courants harmoniques.

1°) Qu’est-ce qu’un courant harmonique ?

La définition étant très complexe, nous allons donc essayer de faire simple. C’est un changement de fréquence de l’électricité. En France, la fréquence est de 50 Hz.

2°) Les causes

Dans la passé, les récepteurs étaient dits « linéaires » ce qui signifie que la forme du courant consommé était identique à celui de la tension. Il y avait donc à chaque instant une relation de proportionnalité entre la tension et l’intensité. C’est le cas des résistances parfaites (résistance de chauffage, lampe à filament etc.) Pour les moteurs triphasés par exemple, lorsque la tension et l’intensité sont sinusoïdaux il existe quand même un déphasage entre les deux grandeurs dans le temps. Vu que les signaux sont supposés parfaitement sinusoïdaux, on parle de Cos φ pour exprimer ce déphasage.

De nos jours, la présence de l’électronique de puissance aussi bien dans le milieu industriel, tertiaire que domestique entraine des courants qui n’ont plus la même forme que la tension. Ceci est dû aux récepteurs « non linéaires » soumis à une tension sinusoïdale et qui n’absorbe pas un courant sinusoïdal. Il n’y a donc plus de relation proportionnelle entre tension et intensité enfin, de façon simple et précise. Vu que les courants consommés par les récepteurs « non-linéaires » ne sont pas sinusoïdaux on ne peut plus parler de Cos φ. On parle alors de facteur de puissance. Vu les confusions qu’il existe entre  Cos φ et facteur de puissance, les constructeurs se sont mis d’accord sur une nouvelle désignation dite DPF (Displacement Power Factor). Le DPF est le cosinus entre les fondamentaux du courant et la tension.

3°) Appareil générateurs d’harmoniques

Comme dit précédemment, ce sont surtout les appareils utilisant de l’électronique de puissance qui sont responsables des harmoniques. On retrouve, entre autres :

  • Les redresseurs qui convertissent du courant alternatif en courant continu. On, les retrouve dans les alimentations d’ordinateurs, variateurs de vitesse, ballasts, four à induction, imprimantes etc.…
  • Les gradateurs à angle de phase qui font varier un signal pour en changer la tension et le courant. On les retrouve dans les fours électriques, les régulateurs de puissance, les démarreurs progressifs de moteurs ou plus simplement dans certains variateurs d’éclairage de lampe.
  • Les appareils générant des arcs électriques notamment pour la soudure industrielle mig, mag, tig etc..

4°) Les effets peuvent être divers et variés en fonction du type de récepteurs, des rangs d’harmoniques et de l’impédance du réseau.

  1. Si du courant harmonique circule dans les câbles, il est inévitable que cela va augmenter les pertes joules, c’est le premier problème auquel nous allons avoir à faire face.
  2. Le second est également d’importance, surtout pour les abonnés industriels c’est la baisse du facteur de puissance de l’installation. Rappelons que selon le contrat, si l’exploitant a un facteur de puissance inférieur à 0,928 il paiera des pénalités à son fournisseur d’énergie.
  3. Le troisième est indirectement lié au second. Si le facteur de puissance est inférieur à la limite fixée par le fournisseur d’énergie, non seulement l’exploitant paiera des pénalités mais ce « mauvais » facteur de puissance va également s’élargir à tous les récepteurs branchés sur le réseau ce qui diminuera leurs longévités.
  4. De par la loi d’Ohm, si des courants harmoniques se créent, des tensions vont également se créent à cause de l’impédance du réseau de distribution électrique. Ces tensions vont s’ajouter ou se déduire à la tension initiale ce qui peut avoir de graves effets sur les récepteurs de ce même réseau. Plusieurs cas peuvent se produire : L’appareil ne fonctionnera pas pour les ordinateurs, il peut également marcher partiellement pour les luminaires par exemple (baisse ou augmentation de l’intensité lumineuse) ou carrément être détruit si la tension atteint des « sommets ».

Les perturbations peuvent prendre alors beaucoup de formes.

Cela peut être pour les câbles : Pertes ohmique, vieillissement prématuré de l’isolant, corrosion des câbles, courts circuits – incendie
Variateurs : Mise en défaut de l’équipement dû à l’onde de la tension pour les commutations entre autres.
Fusibles, disjoncteurs, relais de protection : Déclenchements intempestifs.
Condensateurs : Vieillissement prématuré, claquage.
Transformateurs : Accroissement des pertes, saturation si harmoniques de rang pairs.
Moteurs : Couple variable, bruit.
Télécommande, systèmes de transmissions : Interférences, pertes de communication.

Mais aussi une augmentation de la température au niveau des câbles électriques, donc risques d’incendie

Des passages réguliers à la caméra thermique des conducteurs électriques sont alors indispensables afin d’éviter les incendies.

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Les courants harmoniques sont des éléments pris en compte lors de nos diagnostics de vulnérabilité face à un incendie dans les entreprises

 

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Laurent Hanus

Laurent Hanus

Expertorisk accompagne les chefs d’entreprise, de l’artisan employeur de main-d’œuvre au responsable sécurité de grands sites, dans la gestion des risques professionnels liés à la sécurité et l’incendie. Experto Risk réalise aussi des expertises sur la recherche de causes d’incendie pour le compte de sociétés d’assurances ainsi que pour le compte d’entreprises ou de particuliers.

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