Continuité de service dans les installations sous isolation gazeuse (GIS) de tension supérieure à 52 kV

En conformité avec ses termes de référence le Groupe de Travail (GT) a obtenu les résultats suivants :

• Il a défini les niveaux de continuité de service par le biais du code nommé MRE (Maintenance, Réparation, Extension), qui indique le nombre des artères et des sections de jeu de barres qui sont à retirer du service pendant les activités MRE (et également pendant les essais diélectriques in situ) ;
• Il a proposé un guide de continuité de service couvrant les aspects les plus pertinents, comme par ex. :
  • La sélection et la définition des Codes MRE
  • La définition des responsabilités des utilisateurs et des constructeurs
  • Les problèmes techniques les plus importants, dont les aspects de sécurité 
  • Les fondements techniques de toutes les questions importantes
  • Des recommandations destinées aux utilisateurs et aux constructeurs
• Il a contribué à la révision de la norme CEI  62271-203 Annexe F.

Le guide de continuité du service et le code MRE permettent aux utilisateurs et aux constructeurs d'échanger des informations de façon plus efficace. Les utilisateurs ont à leur disposition un outil qui apporte plus de fiabilité dans la programmation des opérations d'entretien. Ce document Electra résume les principales problématiques de la continuité de service, avec des explications à l'appui, que la Brochure Technique (BT) expose de façon plus détaillée.

Introduction

Les appareillages à isolation gazeuse (GIS) sont devenus une solution pratique, tout spécialement dans un environnement urbain ou en mer, quand on doit construire un nouveau poste de transport ou de distribution, ou remplacer un poste existant. Ceci s'explique par les avantages évidents qu'offrent les GIS, comme la compacité, la maintenance allégée, la sécurité et l'impact visuel réduit.

Cependant exécuter des actions de maintenance, de réparation et d'extension sur des installations GIS compactes, dans un espace confiné, peuvent être très difficiles du fait des restrictions imposées, par ex. quand il faut travailler sur des compartiments sous pression et des cloisons dans un poste GIS sous tension. Souvent il n'existe pas une conscience complète de la manière dont une défaillance d'un compartiment rempli de gaz peut impacter la continuité du service. De plus il n'existait pas de définition claire de la continuité de service pour les GIS HT (>52 kV) en situation MRE, qui aurait pu aider les utilisateurs et les constructeurs à échanger plus efficacement.

C'est dans ce contexte qu'un GT CIGRE a été mis en place pour préparer, en parallèle avec l'équipe CEI de maintenance MT16 de la CEI 62271-203, une nouvelle proposition de rédaction de l'Annexe F d'information de la norme CEI 62271-203, destinée à supporter sa révision. La révision inclut le Code MRE nouvellement défini. La BT CIGRE donne le détail et le contexte du Code MRE et propose un guide sur la manière dont on peut d'utiliser le Code MRE.

Définition du Code MRE

Pour décrire et définir la continuité du service d'un poste GIS en situation de maintenance (M), de réparation (R), d'extension (E), ou d'essais diélectriques in situ, un Code appelé MRE a été introduit ans la norme CEI. Si ce sujet est spécifié, l'utilisateur et le constructeur se mettront d'accord sur des codes durant la phase d'évaluation du nouveau projet de GIS. Le Code MRE sera défini pour l'ensemble de l'installation ou sera spécifique à une partie donnée du GIS. Dans la plupart des cas le code MRE spécifié sera un code différent pour la maintenance, la réparation, l'extension et les essais diélectriques sur site.

En règle générale, les postes comportent habituellement trois sous-ensembles pour lesquels les définitions du MRE sont pertinentes, qui sont présentées sur la Figure 1. Une cellule départ connecte une artère à un tronçon de jeu de barres, ou à un autre départ (par ex. configuration en anneau). Une cellule départ est composée d'un ensemble d'éléments de circuit interconnectés. Ces éléments peuvent être des disjoncteurs, sectionneurs, sectionneurs de terre, transformateurs de courant, transformateurs de tension, parafoudres et appareils de connexion. Un tronçon de jeu de barres est un point de connexion commun de plusieurs cellules départ. Un jeu de barres peut être constitué de plusieurs tronçons. Un jeu de barres sans tronçonnement est un tronçon. Un sectionneur de sectionnement de jeu de barres est le point de connexion commun à deux tronçons de barres. Le sectionneur de barres n'est pas considéré comme une artère, une cellule départ, ou un tronçon de barres. Une artère est une connexion entre un poste et un autre poste, un transformateur, un générateur, une inductance, un banc de condensateurs, etc. Une artère est en service quand elle peut être utilisée pour transporter de l'électricité en respectant les conditions d'un fonctionnement sûr du réseau. Une artère est hors service quand elle ne peut pas être utilisée pour transporter l'électricité, où quand les conditions d'un fonctionnement sûr ne sont pas remplies.

Le Code MRE est exprimé par trois lettres codes MRE, qui représentent respectivement Maintenance, Réparation, et Extension, suivies de chiffres. Conformément au chapitre F 4.1 de la norme CEI 62271-203, les lettres codes sont suivies de chiffres qui quantifient l'impact du retrait de service sur la continuité de service du GIS. Le premier chiffre définit le nombre de tronçons de barres, et le second le nombre d'artères attachées à ce tronçon, qui sont hors service lors d'une maintenance, d'une réparation, d'une extension ou d'un essai diélectrique sur site d'un GIS. Par ex. MRE12 (voir l'exemple en Figure 3) veut dire qu'un tronçon de barres et deux artères sont hors service lors d'un MRE. On peut utiliser la lettre X à la place d'un chiffre pour signifier que toutes les sections barres et/ou toutes les artères du jeu de barres sont mises hors service (hors tension). Un sectionneur de tronçonnement, un jeu de barres de transfert et une cellule départ ne sont pas prise en considération et n'ont pas de Code MRE. D'autres exemples d'utilisation sont donnés dans la BT, et donnent un aperçu plus détaillé de la façon dont le Code MRE doit s'utiliser.

Aspects techniques et recommandations

En plus de la présentation des problèmes techniques, la BT propose des recommandations qui traduisent l'expérience de la continuité de service acquise par les utilisateurs et les constructeurs. Par ex. la préoccupation de continuité de service est liée à la disposition du poste. Les bonnes pratiques de configuration d'un poste visent à prévoir de la place suffisante pour les activités de maintenance, pour minimiser le nombre des éléments à retirer du service. Pour des postes dans l'air (AIS) cette pratique est très familière à la plupart des utilisateurs, et aucune discussion n'est soulevée sur ce point. Cependant quand on parle de postes GIS, cela devient un exercice qui exige une analyse plus poussée, du fait de l'interdépendance des éléments du GIS. Plusieurs options se présentent quand veut améliorer la capacité de continuité de service d'un appareillage GIS, par ex. :

• La position des artères importantes par ex. répartir les artères importantes sur des tronçons de barre différents, respectivement à droite et à gauche du sectionneur de sectionnement ;
• La position des sectionneurs et des sectionneurs de terre ;
• La séparation des barres en tronçons (par ex. des équipements de sectionnement) ;
• La possibilité d'installer des points d'isolement supplémentaires (par ex. des sectionneurs) ;
• L'ajout de sectionneurs de terre (par ex. des sectionneurs de terre aux deux extrémités des barres).

Une amélioration fondamentale pourrait consister à envisager un, ou plusieurs, tronçonnement de barres qui pourrait être ouvert en cas de défaillance. Pour ce cas particulier, différentes options sont possibles, par exemple en ajoutant un sectionneur de barres manœuvrable si c'est faisable. Des solutions moins opérationnelles peuvent aussi contribuer à l'amélioration de la capacité de continuité de service, par ex. des liaisons supplémentaires démontables, bien que ceci puisse conduire à ouvrir des compartiments à gaz supplémentaires, provoquant une réduction de continuité du service (voir Tableau 1).         

Mais il est aussi évident que l'approche qui consiste à ajouter des éléments aux appareillages a ses limites, et ne peut pas couvrir tous les cas possibles de défaillance. De ce point de vue il est important de trouver un compromis équilibré qui tienne compte du taux de défaillance des équipements (voir la BT CIGRE n° 513) et des coûts des mesures supplémentaires. Quand on spécifié les exigences de continuité de service, il faut intégrer que la complexité de la solution va croître avec le niveau des exigences de continuité de service. De ce fait des exigences modestes de continuité de service conduiront à des solutions techniques courantes normalisées. A l'opposé des exigences élevées de qualité de service pourraient conduire à des solutions techniques sur mesure complexes, avec des impacts sur les coûts pour une flexibilité opérationnelle supérieure en cas de situation MRE (Figure 4).

Dans la BT CIGRE n°585, on donne les grandes lignes d'un processus de décision appliqué à la configuration d'un poste, qui prend en compte plusieurs facteurs. Il met en œuvre un schéma unifilaire qui permet in fine de déterminer comment le poste se comporte quand il fait l'objet d'opérations de maintenance, de réparation, d'extension et d'essai.

Travailler dans un compartiment de gaz représente également un défi. Dans cette nature d'opération, les règles de sécurité du personnel lors des activités MRE doivent être strictement respectées et garder la plus haute priorité. Par conséquent le constructeur doit mettre à la disposition de l'utilisateur une évaluation du risque spécifique à l'équipement GIS, et les procédures recommandées. La plus forte attention doit accompagner une intervention touchant à une cloison sous pression. Le constructeur doit mettre en avant les contrôles à réaliser pour autoriser l'exécution des travaux recommandés et autorisés. En règle générale dans le cas où de telles recommandations n'existent pas, un travail de quelque nature qu'il soit sur les cloisons sous pression de gaz, qui implique  qu''une charge ou une force mécaniques additionnelles soit appliquée, ou pourrait éventuellement ou accidentellement être appliquée, n'est pas recommandé, sauf si des contremesures sont envisagées. Celles-ci doivent être définies après une évaluation du risque, au cas par cas. Quelques exemples sont donnés dans le Tableau 2. Pour éviter les situations qui peuvent conduire à ces types travaux non recommandés ou interdits, diverses approches sont possibles, par ex. :

• Tronçons de barres supplémentaires
• Compartiments de gaz tampons
• Isolateurs supports intermédiaires supplémentaires
• Sectionneurs ou liaisons isolantes supplémentaires
• Configuration physique appropriée des composants
• Mesures de sécurité spécifiques (par ex. écrans protecteurs ou outils spéciaux)

Une description détaillée et des exemples et des recommandations supplémentaires sont donnés dans la BT. En particulier les aspects suivants sont traités de façon détaillée :

• Mise à la terre et mises en court-circuit temporaires
• Restrictions d'accès au site

Essais à haute tension sur site avec équipements en service.

Finalement dans le chapitre 3 de la BT on décrit dans le détail la documentation de continuité de service, comme par ex. comment sont spécifiées les exigences de continuité de service (SCR). Le Code MRE peut être utilisé selon différentes options, soit comme une définition commune pour l'ensemble du poste, ou une définition détaillée avec une approche par artère et par tronçon de barres. En général il est conseillé de travailler avec une définition commune de façon à ne pas trop compliquer le sujet, comme montré dans le Tableau 3. Si une des artères est considérée comme d'importance supérieure par l'utilisateur, une approche par artère peut être suivie pour définir le SCR. Des détails sont donnés dans la BT. Parmi les sujets et les recommandations importants exposés dans le chapitre 3.5 de la BT, on peut mentionner :

• Utilisation de codes couleur pour les concepts de continuité de service et la formulation des méthodes
• Le concept de continuité de service (SCC) et comment le vérifier
• Formulation des méthodes d'intervention sur les GIS

Processus et responsabilités

Dans le chapitre 4 de la BT sont proposées des recommandations visant à faciliter les échanges des informations de concernant la continuité de service entre utilisateurs et constructeurs. En particulier des instructions sont données sur quand et comment, dans le cycle de vie du GIS, la notion de continuité de service du GIS HT doit être définie, discutée et agréée entre l'utilisateur et le constructeur.

  D'autres informations de valeur pour les utilisateurs et les constructeurs peuvent être trouvées dans les annexes :

• Annexe A: Définitions, Abréviations et  Symboles
• Annexe B: Liens et Références
• Annexe C: Résultats de l'enquête sur la continuité de service auprès des utilisateurs et de constructeurs

Conclusion

• Le GT B3.51 a complété avec succès ses études et propose une approche systématique du concept de continuité de service pour les GIS HT à plus de 52 kV ;
• Pour maîtriser la complexité du sujet de la continuité de service l'outil Code MRE a été conçu, spécialement pour quantifier les tronçons de barres et les artères du GIS qui doivent être  retirés du service en cas d'intervention de maintenance, de réparation, d'extension ou d'essais diélectriques sur site ;
• La BT CIGRE est conçue comme un guide à destination des utilisateurs et des constructeurs et traite, au-delà de la définition de la continuité de service, de tous les aspects et fondements techniques qui s'y rapportent ;
• Avec la BT et le Code MRE proposé, les utilisateurs et les constructeurs pourront échanger des informations plus efficacement. Enfin les utilisateurs ont à leur disposition un outil qui apporte plus de fiabilité dans la planification des activités d'entretien ;
• Avec l'Annexe F révisée de la norme CEI 62271-203  et la présente BT, une solide base est créée qui permettra  la collecte des retours d'expérience de la pratique du Code MRE ;
• En outre, avec l'utilisation du Code MRE, les exigences des utilisateurs peuvent être plus facilement et plus systématiquement analysées par les constructeurs, et ceci conduira, finalement à des progrès de conception et d'ingénierie.