Batterie de condensateurs automatique : calcul des kvar et seuil tg φ 0,4 du TURPE 7 en HTA

Le calcul d’une batterie de condensateurs automatique pour la compensation de l’énergie réactive tient en une relation : Qc = P × (tg φ1 − tg φ2). Un site qui appelle 700 kW avec une tangente phi de 0,70 (cos φ 0,82) et qui vise 0,30 (cos φ 0,96) a besoin de 280 kvar, répartis en gradins commutés par un régulateur. En France, l’enjeu de facture ne concerne plus que la HTA : depuis l’entrée en vigueur du TURPE 7 le 1er août 2025, seuls les clients raccordés en HTA paient l’énergie réactive. Elle est facturée au-delà de tg φ 0,4 aux heures de pointe et heures pleines de novembre à mars, à 2,51 c€/kvarh depuis le 1er août 2026, et, sur un site en soutirage, le réactif injecté aux heures creuses d’avril à octobre l’est au-delà du rapport 0,6, à 2,46 c€/kvarh. Une précision de vocabulaire : on parle ici de compensation de l’énergie réactive en basse tension (400 V, 50 Hz) au TGBT d’un poste HTA/BT, pas de batteries de stockage. L’article vise l’acheteur des réseaux CEI à 50 Hz, d’abord en France ; les sites du Maghreb appliquent la même formule avec le seuil de leur distributeur. Situation au 26 octobre 2026.

Quand l’énergie réactive est-elle facturée en France en 2026 ?

Le tarif d’acheminement TURPE 7 HTA-BT a été fixé par la délibération n° 2025-78 de la CRE du 13 mars 2025 et il est entré en vigueur le 1er août 2025. Sa grille a évolué au 1er août 2026 par la délibération n° 2026-105 du 21 mai 2026. Le barème Enedis en tire deux règles pour la composante annuelle de l’énergie réactive (CER).

La première : l’énergie réactive soutirée pendant les heures de pointe et les heures pleines de saison haute (mois de novembre inclus à mars inclus) est facturée pour la partie qui dépasse 40 % de l’énergie active consommée pendant la même période. La seconde : pour un point de connexion en flux de soutirage, l’énergie réactive injectée pendant les heures creuses de saison basse (mois d’avril inclus à octobre inclus) est fournie gratuitement jusqu’au rapport tg φmax de 0,6, c’est-à-dire 60 % de l’énergie active soutirée sur la même période, puis facturée. Les plages d’heures pleines et creuses sont fixées localement par le gestionnaire de réseau. En option pointe fixe, la pointe compte 2 heures le matin entre 8 h et 12 h et 2 heures le soir entre 17 h et 21 h, de décembre à février, hors dimanches ; en option pointe mobile, RTE la fixe la veille, au plus 22 jours par an entre novembre et mars, sur les plages 7 h-10 h et 17 h-20 h.

Source : barème Enedis TURPE 7 HTA/BT en vigueur au 1er août 2026 et délibération CRE n° 2026-105. Conséquence pratique : un site en BT > 36 kVA (ancien tarif jaune) ne justifie plus une batterie de condensateurs par la pénalité, mais par le courant qu’elle retire du transformateur et des câbles. Pour un site HTA, la facture reste le premier argument, et elle pénalise dans les deux sens.

Comment calculer la puissance d’une batterie de condensateurs en kvar ?

La puissance réactive à installer est l’écart entre la puissance réactive mesurée et celle que l’on accepte, à puissance active égale :

Qc = P × (tg φ1 − tg φ2)

tg φ = Er ÷ Ea (sur une période) et cos φ = 1 ÷ √(1 + tg² φ)

P est la puissance active de pointe de la période facturée, en kW ; tg φ1 vient de la facture ou d’un enregistrement de 10 minutes sur au moins une semaine ; tg φ2 est la cible. Le seuil 0,4 correspond à un cos φ de 0,928. Viser 0,4 exactement laisse la moindre dérive se payer ; la pratique consiste à viser 0,30 (cos φ 0,958) ou un cos φ de 0,95 (tg φ 0,329). Le tableau donne le coefficient k = tg φ1 − tg φ2, à multiplier par les kW.

Le gain se lit aussi en courant. À puissance active constante, S = P × √(1 + tg² φ) : relever le facteur de puissance réduit l’intensité au secondaire du transformateur. Les valeurs de référence par puissance figurent dans le tableau de l’intensité d’un transformateur ; la batterie permet parfois de garder le transformateur existant au lieu d’un modèle de puissance supérieure, dont les écarts de prix sont détaillés dans l’article sur le prix d’un transformateur 630, 1000 ou 1600 kVA.

Exemple : batterie automatique pour un site HTA de 1000 kVA

Hypothèses : usine raccordée en HTA 20 kV, un transformateur de 1000 kVA 20/0,41 kV à ucc 6 %, réseau amont de 500 MVA (hypothèse reprise de l’article sur l’intensité). Sur les heures de pointe et heures pleines de novembre à mars, la facture indique Ea = 900 000 kWh et Er = 630 000 kvarh ; la pointe active est de 700 kW. Le comptage étant en HTA, la tangente mesurée inclut le réactif propre du transformateur ; les courants BT des étapes 4 à 6 sont donc une approximation.

1. Tangente phi mesurée : tg φ1 = 630 000 ÷ 900 000 = 0,70, soit cos φ1 = 1 ÷ √(1 + 0,49) = 0,819.
2. Énergie réactive facturée : 630 000 − 0,4 × 900 000 = 270 000 kvarh, soit 270 000 × 0,0251 = 6777 € HT par saison haute au prix du 1er août 2026.
3. Puissance de la batterie pour tg φ2 = 0,30 : Qc = 700 × (0,70 − 0,30) = 280 kvar.
4. Puissance apparente au secondaire, avant et après : S1 = 700 × √1,49 = 854,5 kVA, soit 854,5 ÷ (√3 × 0,41) = 1203 A ; S2 = 700 × √1,09 = 730,8 kVA, soit 1029 A. La batterie libère environ 174 A et 124 kVA de marge sur le transformateur.
5. Puissance de court-circuit au jeu de barres BT : Scc = 1 ÷ (0,06 ÷ 1 + 1 ÷ 500) = 16,1 MVA.
6. Rang de résonance parallèle de la batterie avec le réseau : n = √(Scc ÷ Qc) = √(16 129 ÷ 280) = 7,6. Ce rang est proche de l’harmonique 7 produit par les variateurs de vitesse : avec des charges non linéaires significatives, la batterie doit être désaccordée (section suivante).
7. Découpage en gradins : 40 + 80 + 80 + 80 kvar (séquence 1.2.2.2), soit 7 pas de 40 kvar de 0 à 280 kvar. Le régulateur suit la charge par pas de 40 kvar, ce qui évite l’excès de réactif injecté la nuit et le week-end.

Avec tg φ ramenée à 0,30 sur la période, la part au-delà de 0,4 est nulle : les 6777 € de CER disparaissent, à condition que la batterie reste en service toute la saison haute.

Batterie fixe ou automatique : que dit la saison basse ?

Une batterie fixe fournit sa puissance en permanence. Elle convient pour compenser une consommation réactive stable : le réactif à vide d’un transformateur, donné par son procès-verbal d’essai, ou un gros moteur qui tourne à charge constante. Dès que la charge varie, la batterie fixe surcompense aux heures creuses, et le TURPE 7 facture ce réactif injecté.

Soit le site de l’exemple un week-end d’été, aux heures creuses de saison basse : 60 kW appelés avec 18 kvar inductifs (tg φ 0,3). Une batterie fixe de 280 kvar injecte 280 − 18 = 262 kvar. La franchise vaut 0,6 × 60 = 36 kvar (rapport 0,6 appliqué à l’énergie active soutirée). La part facturée est de 226 kvarh par heure, soit 226 × 0,0246 = 5,56 € HT par heure. Sur 1000 heures de ce type dans la saison (hypothèse d’un site arrêté la nuit et le week-end), cela représente un ordre de grandeur de 5560 €, plus de 80 % de la pénalité d’hiver qu’elle devait supprimer. La batterie automatique met ses gradins hors service à mesure que la charge baisse et supprime ce coût.

Quand faut-il une batterie de condensateurs désaccordée ?

Une batterie de condensateurs et l’inductance du réseau forment un circuit résonant parallèle. Son rang de résonance vaut environ √(Scc ÷ Qc) : il baisse quand la batterie grossit. S’il tombe sur un harmonique présent, le courant harmonique s’amplifie, les condensateurs chauffent et la tension se déforme. Dans l’exemple, 280 kvar sur 16,1 MVA donnent un rang 7,6, et 400 kvar donneraient √(16 129 ÷ 400) = 6,35, entre les rangs 5 et 7.

La parade est la self de désaccord en série avec chaque gradin. Avec un taux de self p, l’ensemble s’accorde à fr = 50 ÷ √p et devient inductif au-dessus de cette fréquence : la résonance parallèle reste sous fr, à l’écart des harmoniques présents. La self élève en revanche la tension aux bornes des condensateurs de 1 ÷ (1 − p) : leur tension assignée doit être choisie en conséquence, et la puissance annoncée doit être la puissance effective sous 400 V, self comprise.

Les taux de 5,67 % et 7 % protègent contre les rangs 5 et au-delà, ceux des variateurs et redresseurs triphasés. Le taux de 14 % s’emploie quand l’harmonique 3 est présent, par exemple avec beaucoup de charges monophasées non linéaires. Le choix s’appuie sur une mesure du taux de distorsion en tension et en courant au TGBT, pas sur une estimation.

Compensation de l’énergie réactive : au TGBT ou en HTA ?

Sur un site d’un ou deux transformateurs, la batterie se place en basse tension, au TGBT : c’est là que le matériel est le plus simple, que la commutation par gradins est courante et que le gain en courant se voit sur le transformateur. Le comptage étant en HTA, au poste de livraison HTA, la tangente facturée inclut aussi le réactif du transformateur, qui n’est pas compensé par une batterie dimensionnée sur la seule charge BT.

Ce réactif propre a deux parts. La part en charge vaut environ ucc × Sn × (S ÷ Sn)² : pour le 1000 kVA de l’exemple, 0,06 × 1000 × 0,731² = 32 kvar après compensation. La part à vide se lit sur le procès-verbal d’essai du transformateur. Si la batterie est dimensionnée à partir de mesures prises au TGBT, ajoutez ces kvar. La compensation en HTA, par batterie de condensateurs au-delà de 1000 V (série CEI 60871), devient intéressante sur les sites à plusieurs transformateurs ou à moteurs HTA ; elle se prévoit dès la conception du poste, comme expliqué pour le poste de transformation préfabriqué.

Erreurs fréquentes

• Dimensionner sur le cos φ moyen annuel. Une tg φ moyenne de 0,35 sur l’année peut cacher 0,70 sur la saison haute, seule période facturée en soutirage : la batterie dimensionnée à 700 × (0,35 − 0,30) = 35 kvar au lieu de 280 kvar laisse l’essentiel des 270 000 kvarh au-delà du seuil. Le contrôle : la tangente sur les heures de pointe et heures pleines de novembre à mars, lue sur la facture.
• Viser tg φ 0,4 au lieu d’une marge. Avec P = 700 kW, viser 0,40 donne 210 kvar au lieu de 280 kvar ; la moindre extension de charge ou un gradin défaillant fait repasser au-dessus du seuil. Visez 0,30 (cos φ 0,96) et vérifiez au compteur la première saison.
• Installer une batterie fixe sur une charge variable. Dans l’exemple, 280 kvar fixes injectent 262 kvar un week-end d’été à 60 kW, soit 5,56 € HT par heure au-delà du rapport 0,6. La règle qui le détecte : la composante CER en saison basse sur la facture HTA.
• Ignorer la résonance. 400 kvar sur 16,1 MVA placent la résonance au rang 6,35, entre les harmoniques 5 et 7 : condensateurs surchauffés, fusibles qui fondent. Le calcul √(Scc ÷ Qc) et une mesure du taux de distorsion avant commande l’évitent ; la réponse est une self de 7 %, qui accorde la batterie à 189 Hz.
• Commander des condensateurs de 400 V avec une self de 7 %. La tension à leurs bornes monte à 430 V sous 400 V réseau, et à davantage avec la tolérance de tension du réseau. La tension assignée des condensateurs doit dépasser 430 V, avec une marge pour la tolérance de tension du réseau ; voir la CEI 60831-1 et la notice du fabricant.
• Croire qu’un tarif BT > 36 kVA paie encore le réactif. Depuis le 1er août 2025, plus aucune énergie réactive n’y est facturée : le calcul de retour sur investissement doit se baser sur la réduction du courant, pas sur une pénalité disparue.

Ce qu’il faut spécifier dans le cahier des charges

• Puissance effective en kvar sous 400 V, 50 Hz : Qc = P × (tg φ1 − tg φ2), à partir de la tangente de la saison haute et de la pointe active, plus le réactif du transformateur si la mesure vient du TGBT.
• Composition des gradins : nombre et puissance (par exemple 40 + 3 × 80 kvar), séquence du régulateur, puissance du plus petit pas, adaptée à la charge minimale nuit et week-end.
• Désaccord : taux de self (5,67 %, 7 % ou 14 %) et fréquence d’accord, choisis à partir d’une mesure du taux de distorsion et du rang √(Scc ÷ Qc) ; tension assignée des condensateurs correspondante.
• Normes : ensemble selon la CEI 61921:2017 (avec les CEI 61439-1 et 61439-2), condensateurs autorégénérateurs selon la CEI 60831-1:2014 (réseaux jusqu’à 1000 V) ; marquage CE et déclaration UE de conformité.
• Commutation : contacteurs pour condensateurs ou thyristors pour les charges à variation rapide ; régulateur varmétrique avec mesure par transformateur de courant et alarme de tg φ.
• Raccordement et protection : départ dédié au TGBT, calibre du disjoncteur ou des fusibles, tenue au courant de court-circuit du point de raccordement (16,1 MVA, soit environ 22,7 kA sous 410 V dans l’exemple, à reprendre de l’étude de court-circuit).
• Enveloppe et environnement : indice de protection, ventilation, température ambiante maximale, encombrement disponible dans le local du TGBT.

Le rôle d’Entogo

Entogo est une entreprise canadienne d’équipements électriques et d’énergie propre dont le siège social est à Toronto et qui possède sa propre usine en Chine ; le pays d’origine (Chine) est déclaré d’emblée. La gamme comprend la batterie de condensateurs automatique, à gradins et selfs de désaccord de 7 % ou 14 %, et le tableau basse tension qui l’accueille ou l’alimente. Ces pages présentent le catalogue nord-américain à 60 Hz ; versions CEI/CE sur demande, environ 12 semaines.

Pour les réseaux à 50 Hz, des versions CEI/CE sont disponibles sur demande ; la norme de construction (par exemple CEI 61921 et CEI 60831-1), le marquage CE, la déclaration UE de conformité et toute autre certification sont confirmés à la commande, projet par projet. La garantie est d’au moins 36 mois, la durée exacte étant confirmée par contrat. Envoyez la facture HTA de la saison haute, la puissance du transformateur et une mesure de distorsion : l’équipe répond par courriel en français sous un jour ouvrable ; une proposition de gradins et de taux de self suit l’étude des données transmises.

À retenir

Une batterie de condensateurs automatique se calcule en trois lignes : la tangente de la saison haute sur la facture, la pointe en kW, puis Qc = P × (tg φ1 − tg φ2) avec une cible de 0,30 plutôt que le seuil de 0,4. Depuis le TURPE 7, l’enjeu de facture est réservé à la HTA, et il joue dans les deux sens : 2,51 c€/kvarh au-delà de 0,4 l’hiver, 2,46 c€/kvarh au-delà de 0,6 en réactif injecté aux heures creuses d’avril à octobre, ce qui condamne la batterie fixe surdimensionnée. Vérifiez enfin le rang √(Scc ÷ Qc) : près des rangs 5 ou 7, la batterie doit être désaccordée.