Installation en extérieur des GIS HT: Impacts sur l'ingénierie et la gestion de leur durée de vie

Introduction

Les conditions environnementales extrêmes que connaissent les installations extérieures de GIS, et leur exposition à une humidité permanente, aux pluies acides, à la neige et à la glace, aux rayonnements ultraviolets, aux contaminations salines, à la pollution, etc., contribue à leur corrosion et à une détérioration plus rapide que pour les GIS en bâtiment. Ces types d'événements et ces conditions ambiantes auront un effet plus prononcé sur les GIS extérieurs que sur les GIS en bâtiment. Des processus d'ingénierie et de de conception robustes, associés à une stratégie de maintenance appropriée, seront les piliers principaux d'une exploitation fiable sur le long terme des GIS extérieurs.

Un des objectifs de la Brochure Technique (BT) est de définir les spécifications d'ingénierie et les stratégies de maintenance des GIS extérieurs. Dans la BT on analyse comment on doit surveiller l'état du GIS pour pouvoir prendre, aux moments appropriés, les bonnes décisions d'investissement en capital et d'exploitation qui permettront d'assurer le bon fonctionnement et les possibilités d'exploitation optimale du GIS.

Domaine couvert par les travaux

Dans la BT on met en exergue les exigences relatives à la conception particulière et à la maintenance, qui sont spécifiques aux GIS à haute tension extérieurs, en leur associant les aspects concernant les disjoncteurs à cuve à la terre (dead tank) ou aux Appareillages de Technologie Mixte (MTS) installés dans les postes à isolation par air (AIS). L'impact de l'installation extérieure sur la conception de l'appareillage, les interfaces et connexions en haute tension, la configuration de l'appareillage, la conception de l'ensemble du poste et les problèmes spécifiques du génie civil sont traités. Les impacts sur la fiabilité à long terme du GIS liés à son installation à l'extérieur sont examinés. Les impacts particuliers sur l'exploitation, ainsi que les autres problèmes de dégradation dus aux conditions ambiantes extérieures sont aussi couverts (voir Figure 1 et Tableau 1).

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Dans la BT on examine également les stratégies d'exploitation et de maintenance qu'il faut appliquer pour garantir efficacement une durée de vie fiable du GIS extérieur. Des comparaisons économiques des stratégies d'exploitation et de maintenance de GIS extérieurs et de GIS en bâtiment sont esquissées.

Des recommandations destinées aux constructeurs et aux utilisateurs sont proposées, couvrant les aspects d'ingénierie, la conception, les achats, la fabrication, les travaux de génie civil/d'infrastructure, la construction, le montage, la mise en service, les essais et la maintenance, des GIS extérieurs et des MTS avec jeux de barres à isolation gazeuse, les armoires de commande locale, et tous les accessoires. Ces recommandations aident les constructeurs et les utilisateurs à prendre, dans la gestion de la vie utile des GIS extérieurs, les décisions d'investissement et d'exploitation les plus pertinentes.

Normes, Guides et documents techniques intéressants

Dans le Chapitre 2 sont présentées les normes internationales CEI, et les normes nationales utilisées dans le monde. Sont également donnés les résultats d'un examen qui recherchait les différences entre les spécifications techniques qui dans ces normes s'appliquent aux GIS en bâtiment et aux GIS extérieurs. Le chapitre 2 résume les exigences principales qui concernent l'utilisation des appareillages extérieurs (GIS et MTS), qui ressortent de l'examen des normes internationales et nationales.

Aspects du marché des GIS extérieurs

Dans le chapitre 3 on présente les résultats de l'examen des exigences du marché concernant les GIS extérieurs, en termes de besoins commerciaux, de justifications techniques, de motivations environnementales et d'exigences du marché local. Les besoins essentiels de marché sont les mêmes pour les GIS extérieurs et en bâtiment, pour de mêmes raisons commerciales, technologiques et environnementales. Les besoins locaux de marché sont très variés, et le GT les a analysés en détail au moyen d'enquêtes ou de discussions entre experts. 

Impact sur les aspects de conception des GIS extérieurs, dont les connexions HT, la configuration, les fondations et la conception d'ensemble du poste

Le chapitre 4 présente les différents facteurs environnementaux qui impactent significativement le comportement des GIS extérieurs, en donnant de nombreux exemples de leurs effets adverses et des mesures correctrices de la conception appropriées. Comme les conditions ambiantes extérieures sont plus sévères que les conditions en bâtiment, les utilisateurs ont tendance à durcir les spécifications de leurs GIS extérieurs, pour éviter les problèmes. Le chapitre contribue à aider les constructeurs à optimiser la conception des GIS extérieurs pour obtenir une fiabilité à long terme équivalente à celle des GIS en bâtiment. Les retours d'expérience de plusieurs pays où les GIS extérieurs sont majoritaires démontrent que des spécifications et une conception adaptées peuvent assurer un bon fonctionnement des GIS extérieurs sur le long terme.

Actions en exploitation et politique de maintenance pour assurer le bon fonctionnement des GIS extérieurs

Le chapitre 5 expose les implications sur les politiques d'exploitation et de maintenance qu'entraîne la recherche de la résilience des GIS aux contraintes extérieures. Le chapitre résume également les impacts des politiques d'exploitation et de maintenance qui visent à garantir le bon fonctionnement en extérieur des GIS et des dispositifs MTS. Identifier et développer des objectifs stratégiques relatifs aux GIS est essentiel pour les utilisateurs, car ils permettent de définir des objectifs de performance à destination des propriétaires des GIS. Il est important de porter une attention particulière à la gestion des fuites de SF₆. Le chapitre 5 présente différents scénarios de réparation, ainsi que les meilleures pratiques. On souligne particulièrement la nécessité d'une planification réfléchie des politiques d'exploitation et de maintenance, et de la définition des mesures appropriées de maintenance corrective, pour améliorer la fiabilité des équipements.

Impact sur la fiabilité à long terme - Gestion de la durée de vie

Le chapitre 6 décrit la gestion du GIS extérieur du point de vue de la fiabilité à long terme. Tout au long de la vie de l'équipement, il est important de procéder à intervalles réguliers à des évaluations exhaustives et approfondies de l'état du GIS. Cet état est fortement dépendant de certains facteurs, parmi lesquels la sévérité de l'environnement extérieur, l'adéquation de la maintenance, l'exposition à des changements brutaux de température, l'exposition à des polluants ou à des atmosphères corrosives, les spécifications de sécurité physique de l'installation, et à d'autres facteurs. Le chapitre donne un logigramme de gestion du cycle de vie qui permet de déterminer l'état du GIS extérieur, en intégrant une évaluation des coûts, une estimation des capacités fonctionnelles de l'équipement et une étude de la stratégie de prolongation de durée de vie (voir figure 2). On présente aussi dans le chapitre un cycle Planifier - Faire - Vérifier – Agir intégrant une analyse des données d'exploitation, qui mène à l'amélioration continue, non seulement de la stratégie d'exploitation et de maintenance locale, mais aussi à l'amélioration des spécifications et des normes nationales et internationales.

Evaluation économique des solutions GIS extérieur et GIS en bâtiment

Le chapitre 7 compare au plan économique les solutions GIS extérieur et GIS en bâtiment, sur la base des coûts sur leur durée de vie. Pour assurer des niveaux élevés de qualité et de fiabilité de fourniture d'électricité, le fonctionnement correct du GIS extérieur et des activités de maintenance appropriées sont indispensables, et il y a donc un coût associé à chaque étape du cycle de vie du produit. En règle générale les coûts des composants des GIS en bâtiment et extérieur sont semblables pour chacune des étapes du cycle de vie, acquisition, gestion de la propriété et démantèlement. Au moment de la conception d'un GIS extérieur ou intérieur, il n'existe pas de différence significative au niveau des éléments de base, et dans beaucoup de cas on ajoute des mesures supplémentaires pour permettre l'utilisation en extérieur du GIS. Les coûts supplémentaires sont la différence entre les coûts d'acquisition du GIS intérieur et du GIS extérieur dus à des conditions locales telles que la géographie, la disponibilité des matières premières, les spécifications de la compagnie d'électricité, les coûts de personnel, etc. Les GIS fonctionnant dans des environnements difficiles peuvent connaitre des défaillances mineures ou majeures plus fréquentes, et peuvent entrainer des dépenses de réparation plus élevées, si des mesures adéquates ne sont pas prises dans la conception du GIS extérieur. De plus il est probable qu'il y ait des différences importantes de coûts de réparation en fonction de la stratégie de maintenance. Le coût du démantèlement d'un poste GIS est probablement en relation avec les coûts initiaux de planification et de construction. Le coût de l'utilisation du SF₆ impacte aussi les coûts totaux de la détention du poste et contribue, indirectement, à la mise hors service du poste GIS.

Conclusion

La BT explicite les divers paramètres environnementaux importants qui sont à prendre en compte, et constitue donc un apport essentiel pour l'ingénierie et la conception des équipements adaptés à un poste extérieur typique. En ce qui concerne l'aptitude des appareillages (GIS et MTS) à être utilisés en extérieur, une spécification claire qui décrit les conditions ambiantes est un préalable important à la planification et à la conception du poste et de ses appareillages.

Le GIS extérieur constitue une solution à beaucoup des problèmes techniques à venir. Il permet l'extension et l'installation de nouveaux appareillages dans des espaces limités. Dans un monde caractérisé par une urbanisation croissante, on peut penser que le GIS extérieur jouera un rôle croissant dans le futur. Les conditions locales du marché, comme l'étude réalisée, montrent qu'il existe chez les clients potentiels un besoin de clarification sur les possibilités d'utilisation des GIS extérieurs dans des conditions ambiantes spéciales. Les attentes en matière de fiabilité et de disponibilité des équipements sont les principaux critères de décision.