Postes mobiles intégrant des GIS HT

Domaine d'activité du Groupe de Travail

Le Groupe de Travail (GT) B3.41 de CIGRE a été chargé de l'étude, et de l'évaluation de l'intérêt, des postes mobiles, préfabriqués et assemblés hors site. Ses travaux ont couverts les aspects suivants:

• Les motivations du déploiement de postes mobiles. 
• Les avantages de l'utilisation des postes mobiles.
• Le retour d'expérience de leur mise en place et de leur exploitation, avec une étude de cas pertinents.
• L'applicabilité des normes existantes.
• L'élaboration de directives de spécification et de conception.

Au cours des dernières années plusieurs compagnies d'électricité ont fait état d'une utilisation de "postes mobiles", dont la construction se fait pour une grande part hors site. Certains des objectifs propres à cette utilisation ont été présentés, comme la possibilité de remplacer rapidement un transformateur défaillant  en cas d'urgence. Toutefois la justification sous-jacente est la capacité de mettre œuvre des installations de poste nouvelles, supplémentaires  ou de substitution, soit dans un délai court, soit avec une durée de travaux de construction sur site réduite par rapport aux solutions traditionnelles. Comme les gestionnaires de réseaux de transport et de distribution doivent répondre rapidement aux demandes évolutives des clients, on voit de plus en plus d'intérêt pour ces solutions de "construction hors site". Cette capacité à répondre rapidement aux demandes est une des contributions à la mise en place de réseaux plus intelligents du 21ème siècle.

En règle générale, mais pas exclusivement, les postes mobiles mettent en œuvre la technologie GIS, avec beaucoup de conceptions basées sur des assemblages compacts d'appareillages de manœuvre, auxquels sont intégrées les fonctions de protection et de contrôle. Dans ces conditions, et en plus des normes couvrant la conception et les essais des composants fonctionnels du poste, les normes suivantes sont, pour partie, applicables aux postes mobiles:

• CEI 62271 Appareillages et équipements de contrôle haute tension - Partie 202: Poste préfabriqué Haute tension: Basse tension  
• CEI 62271 Appareillages et équipements de contrôle haute tension - Partie 205: Assemblages d'appareillages de manœuvre compacts pour les tensions nominales supérieures à 52 kV.

Ces normes ne prennent pas forcément en compte les exigences particulières des postes mobiles, en matière de conception, de construction et d'essais, et il a été constaté que des recommandations sur ce point étaient nécessaires.

Dans quelques situations, en fonction de l'utilisation, il peut ne pas être satisfaisant que le poste mobile réponde totalement aux normes traditionnelles sur certains points, comme par exemple les fondations, les conditions environnementales, ou les exigences d'essais. Les activités du GT B3.41 ont pour objet de proposer des recommandations sur la manière de prendre en compte ces sujets.

Ceux qui ont été les premiers à adopter la technologie des postes mobiles ont aujourd'hui acquis une expérience utile en matière de conception, d'essais et d'utilisations des postes mobiles. Le Comité d'Etudes B3 de CIGRE a considéré qu'il serait intéressant de capitaliser sur cette expérience. Le GT B3.41 a été créé pour prendre en charge cette tâche, et ses conclusions sont présentées dans la Brochure Technique (BT) qu'il a produite.

Dans la BT on s'intéresse essentiellement à l'intégration de la technologie GIS dans les postes mobiles. Le GT ne propose pas de recommandations sur les exigences spécifiques de conception et d'essai des autres types d'équipements, tels que les transformateurs ou les systèmes de de protection et de contrôle (P&C).

Structure et contenu de la Brochure Technique

Les points abordés, et les résultats obtenus, exposés dans la Brochure Technique sont les suivants:

1. PRESENTATION DES POSTES MOBILES
   1. Qu'est-ce qu'un poste mobile?
   2. Les types de postes mobiles
   3. Le développement de technologies qui permettent une utilisation plus large des postes mobiles
   4. Les raisons d'être et les avantages des postes mobiles
2. GUIDE DE SPECIFICATION ET DE CONCEPTION DES POSTES MOBILES
   1. Transport et réglementations routières
   2. Exigences mécaniques
   3. Spécifications de conception spécifiques au site d'installation
   4. Mise en place  
3. ESSAIS DES POSTES MOBILES
   1. Présentation des essais
   2. Différences des essais; entre ceux des normes et ceux des postes mobiles
   3. Recommandations en matière d'essais des postes mobiles
   4. Synthèse des exigences d'essai
4. GESTION DES ACTIFS
   1. Entreposage
   2. Maintenance
   3. Cycle de vie des matériels
   4. Manipulation du gaz et gestion du gaz 
   5. Considérations générales sur la réutilisation
5. RETOUR D'EXPERIENCE DE L'EXPLOITATION DES POSTES MOBILES
   1. Résumé des études de cas
   2. Retour d'expérience d'exploitation
6. RECOMMANDATIONS CONCERNANT L'APPLICABILITE DES NORMES EXISTANTES  
7. CONCLUSION
8. ANNEXES: ETUDES DE CAS

Dans le Chapitre 1 on présente le concept de poste mobile et on expose les raisons pour lesquelles on choisit un poste mobile plutôt qu'un poste conventionnel. Le GT a identifié trois catégories de postes mobiles:

1. Les postes mobiles de type A: "installation du type solution d'urgence rapide", habituellement utilisée:

• Pour une mise en place non planifiée en remplacement d'un équipement défaillant, cellule ou poste complet
• Pour la mise en place planifiée, destinée à faciliter des travaux de maintenance ou à apporter un complément de capacité de réseau, pour une durée limitée

2. Les postes mobiles de type B: “installation du type intermédiaire”, habituellement destinée:

• A une mise en place non planifiée pour remplacer des équipements défaillants, cellules ou postes (dont le temps de maintien en place est plus long que pour ceux du type d'urgence)
• Pour une mise en place planifiée, pour faciliter des travaux de maintenance, ou pour apporter un complément de capacité de réseau pour une durée relativement longue

3. Les postes mobiles de type C: “installation du type semi-permanent”, habituellement utilisée:

• Pour une mise en place permanente, comme alternative à un poste conventionnel, quand les ressources (par ex. le personnel qualifié) ne sont pas immédiatement disponibles, ou quand le coût est élevé
• Pour une mise en place permanente, comme alternative à un poste conventionnel, quand les travaux sur le site sont difficiles ou impossibles (par ex. poste offshore)

La Figure 1 montre un exemple des trois types de poste mobile.

Le Tableau 1 résume les motifs du choix d'un type de poste mobile.

Chapter 2 presents some guidelines for the specification and design of mobile substations emphasizing the specific conditions not considered in conventional substations such as the requirement for relocation, the road regulations, the mechanical vibrations during transport, the compromise between clearances onsite and carriage size and the earthing connections when installing the mobile substation inside or outside an existing substation.

Chapter 3 discusses the specific requirements for the testing of mobile substations. For example a conventional substation requires the testing of the HV components both at the factory (FAT) and onsite. Mobile substations might require different considerations of testing, for example due to additional transport between factory, assembly location and final destination, or in order to enable a shortening of the installation and commissioning time on site. This can be seen at figure 2.

Le GT propose quelques réflexions à propos des essais des postes mobiles, et sur l'équilibre à rechercher entre, d'une part, l'impact des essais sur le coût et le temps du déploiement et, d'autre part, le niveau du risque accepté par l'utilisateur, qui dépend des circonstances (comme dans le cas des situations d'urgence). Ceci est montré sur la Figure 3.

Le Chapitre 4 traite de certains aspects de la gestion des équipements des postes mobiles, tels que le stockage, la maintenance, la manipulation du gaz, le retrait du service du poste mobile et son redéploiement ultérieur.

Le Chapitre 5 est consacré à la présentation résumée du retour d'expérience de l'utilisation des postes mobiles, provenant des expériences des membres du GT et d'une sélection d'experts. Les études de cas sont décrites en détail dans les Annexes, listées dans le Tableau 2. Une large palette d'études de cas est disponible et permet au lecteur de se référer à des cas similaires à ceux qui le concernent.

Dans le Chapitre 6 le GT propose quelques recommandations concernant l'applicabilité des normes existantes, telles que celles des séries CEI 62271 (Appareillages de manœuvre et de commande à haute tension) et CEI 60076 (Transformateurs). Le GT a examiné rigoureusement ces normes et a constaté qu'elles convenaient en général pour les postes mobiles et n'a pas identifié de besoin d'essais complémentaires obligatoires, de type ou de routine.

Dans certaines circonstances, en fonction de l'utilisation, il peut être inapproprié de respecter complètement les normes classiques pour les postes mobiles, sur des aspects comme par exemple, les fondations, les conditions d'environnement, ou les exigences d'essais. La BT cherche à donner des instructions sur la façon dont doivent être pris en compte ces aspects.

Conclusion

Les postes mobiles deviennent une solution bien établie, dont l'utilisation se développe au niveau international. La technologie est aujourd'hui considérée comme validée.

Le GT a pris connaissance des nombreux cas où des postes mobiles ont été mis en place en réponse aux besoins des utilisateurs, pour une large palette d'utilisations. Des motivations et des avantages divers ont été rapportés. Ils ont été confirmés par les nombreuses études de cas analysées par le GT, couvrant le cas de postes mobiles utilisés pour les situations d'urgence, des postes mobiles de types intermédiaire et de type semi-permanent. Ces cas d'études confirment les retours d'expérience essentiellement positifs des utilisateurs, des constructeurs, et des installateurs. Les difficultés rencontrées ont aussi été discutées.

Les postes mobiles s'adaptent bien aux différents besoins à satisfaire dans les diverses situations que peuvent rencontrer les utilisateurs. Pour tirer pleinement profit de cette aptitude du poste mobile à être utilisé en fonction du besoin spécifique, et pour la fenêtre de temps nécessaire, il est recommandé de prendre en compte les considérations débattues dans la BT.

Cette flexibilité concerne aussi les risques associés au transport, à l'installation et aux essais sur site des postes mobiles. La situation de risque doit être comprise avant toute mise sous tension du poste mobile. Une prise de risque plus élevée peut être acceptable dans des situations d'urgence, quand il faut rétablir rapidement l'alimentation électrique et qu'il n'y a pas de temps disponible pour des essais intensifs sur site. L'expérience de mises en place antérieures, la connaissance des conditions de transport, la lecture des mesures de détecteurs de chocs, vont impacter la perception du niveau de risque à prendre en compte.

En plus de l'évaluation du risque, il est important de définir l'objectif de l'utilisation du poste mobile. Une compréhension claire des objectifs attendus de l'exploitation du poste mobile va permettre de rationaliser les éléments de la préparation et de la mobilisation, tels que le choix du type approprié de poste mobile, les options de transport, et les aspects d'installation, de sécurité, de risques et d'essais sur site. Les questions de zonage, d'accès, et les aspects de sécurité des personnes doivent être pris en compte dans l'exploitation des postes mobiles. Un objectif clair et une bonne planification permettront de profiter des nombreux avantages de l'utilisation du poste mobile.

Les normes techniques existantes ont été analysées et jugées comme adaptées au besoin des postes mobiles, et aucune recommandation d'adaptation ou de renforcement de ces normes n'est considérée comme  nécessaire.

D'autres détails des recommandations du GT, ainsi qu'une présentation détaillée des études de cas émanant de divers utilisateurs, sont discutés dans la BT CIGRE produite par le GT B3.41.