L’importance de l’étude de raccordement en avant-projet

Normes et exigences des fournisseurs d’électricité

Lors de la construction d’une nouvelle usine, d’une mine, d’un hôpital ou encore lors de l’intégration de production décentralisée, la conception du réseau électrique qui alimentera les charges via les installations du client est une étape cruciale de la phase d’ingénierie préliminaire du projet, et ce, quelle que soit la charge à raccorder.

À l’étape de l’ingénierie préliminaire, de nombreuses décisions importantes doivent être prises, notamment les niveaux de tension à prévoir, les stratégies d’exploitation à privilégier ainsi que les équipements, les lignes et les câbles du réseau de distribution à sélectionner. À cette étape de la conception, il est important de ne pas négliger les exigences techniques de l’utilité publique que le client doit respecter au point commun de raccordement (PCR). En effet, au Canada, chacun de ces fournisseurs d’électricité (Hydro-Québec, Hydro One, BC Hydro, etc.) a ses propres exigences de raccordement adaptées à leurs réseaux.

De manière générale, le respect de ces exigences vise à éviter les interférences croisées entre les clients. En effet, l’utilité publique doit garantir à tous ses clients la même qualité d’alimentation électrique à la grandeur de son réseau. La démonstration, à faire par le client, du respect de ces exigences est obligatoire afin d’obtenir le feu vert pour le raccordement de l’installation du client sur le réseau de l’utilité. L’étude de raccordement comporte notamment les éléments suivants :

• Une description générale de la charge (MW, facteur de puissance, cycle de charge particulier).
• Une description générale des principaux équipements électriques.
• Un schéma unifilaire du poste client.
• Une description des systèmes de protection et du mode de mise à la terre.
• Les caractéristiques des équipements perturbateurs.
• Une étude de qualité de l’onde (harmonique, papillotement, variation rapide de tension). Par exemple, pour les exigences particulières d’Hydro-Québec en matière de raccordement d’une charge :
  
  - à 120 kV et plus : limites d’émission de perturbations dans le réseau de transport;
  
  - à 25 kV et moins : directives C.25-01 et C.22-03.

Si la plupart des exigences de l’utilité sont respectées dans l’industrie, l’étude de qualité de l’onde à l’intérieur des installations du client est trop souvent négligée, voire ignorée lors de la phase d’ingénierie préliminaire.

Planifier plutôt que corriger : un investissement payant

Bien que ces études soient exigées par l’utilité avant le raccordement du client, on constate malheureusement qu’elles sont souvent réalisées trop tard dans le projet, lorsque tous les équipements sont achetés et même, dans certains cas, déjà livrés au site.

Il peut paraître difficile de réaliser une telle étude tôt dans le projet, étant donné que plusieurs intrants ne sont pas encore définis. Cependant, des analyses préliminaires peuvent orienter les décisions à prendre lors de la phase d’ingénierie préliminaire tandis que l’étude en bonne et due forme peut être achevée plus tard dans la phase d’ingénierie du projet.

Voici des exemples de ce que permet la réalisation de l’analyse préliminaire :

• Prévoir le choix optimal d’équipement comme les entraînements à fréquence variable (EFV) ou le couplage/déphasage des transformateurs. Cela permet de minimiser de façon proactive l’impact sur la qualité de l’onde et les mitigations éventuelles à mettre en place.
• Si nécessaire, prévoir les mitigations applicables à la qualité de l’onde qui permettra d’assurer la conformité des exigences de qualité de l’onde de l’utilité.
• Prévoir les besoins en compensation de la puissance réactive de l’usine pour éviter de payer des pénalités à la facturation attribuables à un facteur de puissance trop faible.
• Prévoir l’espace et les équipements additionnels dans les salles électriques pour permettre l’ajout de mitigations.

Cette planification réfléchie en début de projet est un investissement qui assure de faire les bons choix dès la phase de conception. De cette manière, on peut prévoir les budgets nécessaires pour l’ajout de moyens de mitigation et éviter ainsi les mauvaises surprises en fin de projet lorsque l’utilité demandera l’étude de raccordement en bonne et due forme, laquelle est essentielle à la mise sous tension des installations du client.

Installation déjà existante

Cette démarche vaut tant pour un projet d’expansion d’usine que pour un projet de modernisation des équipements électriques dans une installation existante. En effet, il est important de savoir que la majorité des utilités exigent une étude lorsque le client procède à des changements majeurs dans son installation ou ses activités qui pourraient avoir un impact sur les perturbations observées au point de raccordement.

En effet, la modification des installations électriques dans le cadre d’un projet de modernisation peut causer des problèmes de qualité de l’onde qui n’étaient pas présents avant le projet. À titre d’exemple, une usine qui remplace ses moteurs (alimentés directement DOL ou par démarreurs progressifs soft start) par une technologie à EFV introduit ainsi des harmoniques dans son réseau électrique, en plus de modifier ses besoins en compensation réactive pour le maintien du facteur de puissance. Très souvent, lorsque cette compensation réactive n’est pas syntonisée, il y a là une incompatibilité très fréquente, dont un excès de puissance réactive sur le réseau ainsi que des émissions harmoniques excessives pouvant mener à un refus d’alimentation de la part de l’utilité. Également, l’absence de syntonisation des batteries de condensateurs des clients risque d’être à l’origine d’un déclenchement intempestif des nouveaux EFV du client lors des commutations de lignes et de ses propres batteries de condensateurs.

La réalisation préalable d’une étude harmonique conjointement avec une analyse de la compensation de la puissance réactive de l’usine permet d’orienter le choix de la technologie d’EFV (6 pulses, 12 pulses, AFE, etc.) dans le but de demeurer conforme aux exigences de raccordement.

Une expertise fiable

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En plus de réaliser les études de raccordement, BBA est un partenaire de choix pour effectuer l’ingénierie, le suivi de construction et la mise en service, ce qui favorise grandement la réussite des projets.