Détection de défaillance de sectionneur par surveillance en ligne

Introduction

Un grand fournisseur d’énergie renouvelable cherchait un moyen d’éviter les pannes imprévues liées aux sectionneurs utilisés au quotidien pour basculer entre génératrice et énergie photovoltaïque sur l’un de ses sites. L’année précédente, l’un des sectionneurs avait ralenti au point de déclencher la procédure de panne de sectionneur, entraînant un arrêt de la centrale. Un graissage d’entretien du sectionneur avait été effectué et les temps de coupure ramenés dans des limites acceptables, après quoi un contrôleur de sectionneur BPM (Breaker Performance Monitor) de Dynamic Ratings avait été installé en mai 2021 pour surveiller la santé de l’actif. Des capteurs non intrusifs ont été utilisés pour faciliter l’installation et éviter l’introduction de nouvelles erreurs. Le BPM offre à l’utilisateur final une surveillance continue en ligne des temps de coupure du sectionneur pour chaque actionnement. Cette surveillance axée sur l’état fournit une visibilité totale du fonctionnement du sectionneur, ce qui a permis d’atténuer les risques jusqu’à un arrêt programmé en janvier 2022. Durant cet arrêt planifié, un examen plus approfondi du mécanisme du sectionneur a pu être mené, au-delà du simple graissage effectué à titre de mesure corrective à court terme au mois de mai de l’année précédente.

Sectionneur fonctionnant normalement

Le défi

Le contrôleur BPM fournit les signatures de la bobine de déclenchement pour chaque actionnement. Les comparaisons avec la forme d’onde de fonctionnement initiale enregistrée suite à l’installation en mai ont montré que le sectionneur fonctionnait de façon régulière et dans ses limites nominales de temps de coupure. En raison du rôle de ce sectionneur dans le basculement entre la génératrice à vapeur et l’énergie photovoltaïque, il était actionné au minimum deux fois par jour, ce qui a permis de recueillir une grande quantité de données concernant son état mécanique sur une période relativement courte.

Le sectionneur a continué de fonctionner conformément aux spécifications, produisant des signatures de forme d’onde de bobine de déclenchement parfaitement identiques jusqu’au mois d’octobre de la même année, où un écart d’environ 4 ms a été observé dans la forme d’onde de la bobine de déclenchement. Ce ralentissement du sectionneur a continué de progresser lors des actionnements suivants, jusqu’à ce que le temps de coupure ait atteint le double du temps de coupure nominal, comme l’illustrent les formes d’onde enregistrées fin novembre.

La solution

La superposition des formes d’onde de la bobine de déclenchement de mai à novembre montre le ralentissement mécanique progressif de l’actionnement du sectionneur. Ces informations ont permis au gestionnaire des actifs de déterminer si une action immédiate était nécessaire ou si l’entretien pouvait être effectué lors de l’arrêt programmé prévu en janvier. Après examen avec le fournisseur, il a été établi qu’un arrêt immédiat était nécessaire pour permettre un graissage supplémentaire afin d’éviter le déclenchement d’une panne de sectionneur. Les temps de coupure du sectionneur dépassaient déjà les durées définies pour la procédure de panne de sectionneur mais, en raison des déficiences mécaniques liées à l’ouverture du sectionneur, il n’activait pas la logique du mécanisme de panne du sectionneur. Les courants de phase chutaient en dessous des seuils pendant la partie initiale du déclenchement, ce qui amenait le relais à détecter une opération d’ouverture complète alors qu’en réalité elle ne s’était pas produite. Le contrôleur interprétait cela comme un réamorçage et transmettait une alarme à l’équipe de gestion des actifs. Lorsque le sectionneur a été mis hors service à des fins d’entretien, des mesures de temps de coupure effectués hors ligne ont permis de vérifier que le contrôleur avait fourni une indication exacte du ralentissement du sectionneur deux mois auparavant. Non seulement le contrôleur avait indiqué que le sectionneur dépassait le temps de coupure prévu, mais il avait également fourni un diagnostic précis des problèmes de graissage à l’origine de sa lenteur de fonctionnement par comparaison et évaluation des signatures de forme d’onde.

Opération finale avant le déclenchement du sectionneur

Superposition des formes d’onde

Breaker Performance Monitor

Conclusion

Le contrôleur de sectionneur BPM a pu détecter les changements dans le fonctionnement du sectionneur bien avant le déclenchement du relais de protection. Cela a offert une période considérable pour la planification des réparations avant que les problèmes de fonctionnement du sectionneur aient atteint un stade critique. Un seul arrêt non planifié aurait entraîné une perte de revenu liée à l’interruption de la distribution d’électricité. Le coût de la surveillance était largement justifié. Le BPM Dynamic Ratings est le contrôleur de sectionneur le plus complet actuellement sur le marché, fournissant à l’utilisateur des informations critiques sur l’état du sectionneur, notamment :

  • Temps de coupure
  • Signatures de forme d’onde de la bobine de déclenchement et du système
  • Capteurs non intrusifs
  • Surveillance du SF6
  • Surveillance du moteur
  • Surveillance du système de chauffage
  • Valeurs I2T cumulées
  • Nombres d’actionnements

Les solutions proposées en option comprennent la surveillance des décharges partielles et la détection thermique en vue d’identifier des modes de défaillance supplémentaires communs sur les sectionneurs et les circuits d’appareillages de commutation.