Pourquoi la surveillance de l'état est importante alors que les réseaux électriques exigent davantage des actifs existants
De l'utilisation accrue à une meilleure visibilité des actifs
Les systèmes électriques sont sollicités davantage.
L'électrification, l'intégration des énergies renouvelables, les centres de données et le développement industriel augmentent tous la demande d'infrastructures électriques. Parallèlement, les services publics sont confrontés à des délais de livraison d'équipement plus longs, à des contraintes d'approvisionnement et à une augmentation des coûts d'investissement.
Cela crée un défi fondamental : comment l'infrastructure électrique existante peut-elle être utilisée plus efficacement tout en maintenant la fiabilité et en gérant le risque lié aux actifs ?
Un récent article du CIGRE, “Un réseau qui doit en faire plus – Possibilités, limites et risques pour l'augmentation de la capacité de surcharge des transformateurs” examine cette question du point de vue de la charge des transformateurs. L'article met en évidence un changement plus large dans la gestion des actifs des systèmes électriques : au lieu de se fier uniquement à des limites de fonctionnement fixes, les services publics se tournent de plus en plus vers des informations sur l'état, des technologies de surveillance et une prise de décision basée sur les risques.
Le même principe est pertinent pour d'autres actifs électriques critiques, y compris les GIS et les GIL.
Pourquoi les limites de fonctionnement ne disent pas tout
Traditionnellement, les équipements électriques sont exploités avec des marges définies pour assurer la fiabilité dans des conditions normales et de contingence.
Pour les transformateurs, par exemple, une charge plus élevée peut augmenter la température, accélérer le vieillissement de l'isolation et accroître les contraintes sur les composants. Le CIGRE note que les progrès de la modélisation thermique, de la recherche sur le vieillissement de l'isolation, de l'évaluation de l'humidité et de la surveillance en ligne fournissent une meilleure visibilité sur l'état des transformateurs et créent des opportunités pour une gestion des actifs plus basée sur l'état.
Le concept important n'est pas simplement :
« Quelle est la capacité de l'équipement ? »
mais de plus en plus :
« Quel est l'état de l'équipement et quelle capacité d'exploitation reste-t-il ? »
Ce passage de limites statiques à des décisions basées sur l'état devient de plus en plus important à mesure que les services publics cherchent à extraire plus de valeur de l'infrastructure existante.
Le même principe s'applique aux équipements sous enveloppe isolante gazeuse
Pour les systèmes GIS et GIL, le gaz isolant est une partie essentielle du système d'isolation de l'équipement.
La qualité et l'état du gaz peuvent donc fournir des informations importantes lors de la mise en service, de la maintenance et du dépannage.
Plusieurs paramètres sont particulièrement pertinents :
- Pureté du SF₆
- Point de rosée / teneur en humidité
- SO₂ et autres produits de décomposition
- Pression et densité du gaz
- Fuite de SF₆
Ces mesures ne remplacent pas les autres formes d'évaluation de l'état des GIS. Au lieu de cela, elles fournissent des informations complémentaires qui peuvent aider les ingénieurs à évaluer l'état du gaz et à identifier les problèmes potentiels au cours du cycle de vie de l'équipement.
L'humidité est particulièrement importante
L'humidité à l'intérieur des équipements sous enveloppe isolante gazeuse peut affecter les performances d'isolation et peut également indiquer des problèmes liés à l'installation, à l'étanchéité, à la maintenance ou à la manipulation du gaz.
Pour cette raison, la mesure du point de rosée est couramment utilisée lors de l'évaluation de l'état du gaz isolant.
Une mesure fiable peut aider à répondre à des questions pratiques telles que :
- Le gaz est-il suffisamment sec ?
- De l'humidité est-elle entrée dans le boîtier ?
- L'équipement est-il prêt pour la mise en service ?
- La qualité du gaz a-t-elle changé après la maintenance ?
- Un séchage ou un traitement du gaz supplémentaire est-il nécessaire ?
Cela fait de la mesure de l'humidité plus qu'un simple test de laboratoire. Elle peut faire partie du processus global de maintenance et de gestion des actifs.
Du test de paramètres individuels à la compréhension de l'état de l'actif
La gestion moderne des actifs dépend de plus en plus de la combinaison de plusieurs sources d'information.
Pour un transformateur, le CIGRE met en évidence des technologies telles que la surveillance de la température par fibre optique, l'analyse des gaz dissous, les capteurs d'humidité, la modélisation thermique et les jumeaux numériques. Ces technologies peuvent aider les propriétaires d'actifs à mieux comprendre la relation entre les conditions d'exploitation et l'état de l'équipement.
Pour les GIS et les GIL, une approche similaire peut impliquer la combinaison de :
Qualité du gaz + humidité + produits de décomposition + pression/densité + informations sur les fuites + historique d'exploitation
Plutôt que d'examiner une seule mesure isolément, les ingénieurs peuvent utiliser plusieurs paramètres pour construire une image plus complète de l'état de l'équipement.
Ceci est particulièrement pertinent lorsque l'équipement doit rester en service pendant de nombreuses années et que les décisions de maintenance doivent équilibrer la fiabilité, les exigences d'exploitation et le coût du cycle de vie.
Pourquoi des tests de gaz précis deviennent plus importants
À mesure que l'utilisation de l'infrastructure électrique existante augmente, l'importance d'informations fiables sur l'état augmente également.
Si l'équipement est exploité plus près de ses limites pratiques, l'incertitude devient plus importante.
Pour les GIS et les GIL, des tests de gaz précis peuvent soutenir plusieurs étapes du cycle de vie de l'équipement :
1. Mise en service
Avant la mise sous tension, la qualité du gaz et l'humidité peuvent être vérifiées pour s'assurer que le milieu isolant répond aux exigences requises.
2. Maintenance de routine
Des mesures périodiques peuvent aider à établir des enregistrements de la qualité du gaz et à identifier les changements au fil du temps.
3. Dépannage
Des augmentations inattendues de l'humidité ou des produits de décomposition peuvent fournir des informations utiles lors de l'investigation de conditions anormales.
4. Récupération et réutilisation du gaz
Lors de la maintenance, le SF₆ récupéré peut être analysé avant traitement et réutilisation. L'analyse du gaz peut aider à déterminer si une récupération, une purification ou un traitement supplémentaire est nécessaire.
5. Gestion environnementale
Une détection précise des fuites et une manipulation contrôlée du gaz peuvent réduire les émissions inutiles de SF₆ et soutenir une gestion responsable de ce gaz isolant à fort impact.
Vers une gestion des actifs basée sur l'état
La discussion sur la capacité de surcharge des transformateurs illustre une transformation plus large de la gestion des actifs des systèmes électriques.
L'objectif n'est pas simplement d'exploiter l'équipement plus intensivement.
Il s'agit de mieux comprendre l'équipement.
De meilleurs capteurs, une modélisation améliorée et des informations de diagnostic plus complètes peuvent réduire l'incertitude et permettre aux propriétaires d'actifs de prendre des décisions plus éclairées concernant la charge, la maintenance et le remplacement.
Les travaux du CIGRE sur la charge des transformateurs reflètent cette orientation plus large. Son groupe de travail conjoint A2/D1.82 examine les mécanismes de vieillissement, le comportement de l'humidité, la modélisation thermique, les limites des composants, les technologies de surveillance et l'atténuation des risques dans le cadre d'une évaluation structurée de l'augmentation de la charge des transformateurs.
Pour les équipements sous enveloppe isolante gazeuse, une mesure fiable du gaz fait partie de la même philosophie générale :
Mesurer → Comprendre → Évaluer → Maintenir
KSTONE : Soutien à l'évaluation de l'état du gaz
KSTONE développe des équipements de test et de manipulation de gaz pour les équipements électriques isolés au SF₆ et écologiques.
Notre gamme de produits couvre plusieurs étapes de la gestion du gaz et de l'évaluation de l'état, notamment :
- Détection de fuites de SF₆
- Mesure de la pureté du SF₆
- Mesure du point de rosée et de l'humidité
- Analyse des produits de décomposition du SF₆
- Analyse multi-gaz
- Récupération et manipulation du SF₆
- Séparation et purification du SF₆
- Analyse de gaz pour les appareillages de commutation écologiques
Pour les opérateurs de GIS et de GIL, ces technologies fournissent des outils de mesure pratiques pour la mise en service, la maintenance, le dépannage et la gestion du gaz.
Alors que les systèmes électriques continuent d'exiger davantage de l'infrastructure existante, une meilleure utilisation des actifs dépendra de plus en plus d'une meilleure information sur les actifs.
Pour les équipements sous enveloppe isolante gazeuse, la compréhension de l'état du milieu isolant est une partie importante de cette information.
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