Duke Energy : prendre des décisions plus éclairées en matière de maintenance des transformateurs de puissance grâce à la surveillance DGA multigaz en ligne

Comment Duke Energy, l'une des plus grandes sociétés holding américaines du secteur de l'énergie, exploite la solution DGA multigaz en ligne de Vaisala pour la surveillance des transformateurs de puissance afin d'améliorer la gestion des ressources et réduire considérablement les coûts de main-d'œuvre imprévus et les pannes imprévues.

Le défi :
comment surveiller efficacement les transformateurs qui nécessitent un échantillonnage fréquent et une analyse plus approfondie des défauts potentiels

Duke gère des centaines de sous-stations comprenant des milliers de transformateurs, dont certains ont une tension nominale inférieure et sont proposés à un prix suffisamment bas pour ne pas garantir une surveillance DGA en ligne permanente. Cela inclut de nombreux transformateurs de moyenne tension et même certains transformateurs de tension plus élevée. Le processus de surveillance du courant de ces transformateurs implique un échantillonnage annuel ou semestriel. La fréquence est ajustée en fonction de ces résultats et, dans certains cas, peut impliquer un programme d'échantillonnage hebdomadaire, augmentant considérablement les coûts d'exploitation et d'entretien. 

Duke a mis en place un protocole de surveillance et d'échantillonnage bien développé. Mais alors que le système reconnaissait que certains des plus petits transformateurs de sa gamme rencontraient potentiellement des problèmes, la seule solution consistait à demander au personnel de terrain de prélever des échantillons d'huile plus fréquemment pour tenter de détecter les schémas de gazage et les défauts potentiels. Il s'agissait d'un processus coûteux et fastidieux pour les équipes de maintenance. Le coût de la collecte et de l'analyse d'un échantillon d'huile provenant d'un transformateur est important, les décideurs devant attendre jusqu'à 24 heures pour récupérer les données. 

Duke devait trouver une solution plus sûre et plus rentable pour assurer la viabilité de ses transformateurs. 

Ce cas examine deux transformateurs spécifiques qui ont été surveillés avec le DGA en ligne OPT100 mobile de Vaisala. Le premier est une seule phase là où les autres phases avaient déjà échoué. Le second est une unité qui avait des résultats de gaz préoccupants et qui était essentielle au réseau local, sans pièce de rechange ni moyen de déchargement en cas de panne. 

La solution :
Surveillance DGA mobile en ligne pour analyse en temps réel

À la recherche d'une solution permettant aux équipes de maintenance d'analyser l'huile sur site au lieu de l'envoyer à un laboratoire pour obtenir des informations de DGA, Duke Energy a piloté la solution de surveillance mobile OPT100 de Vaisala dans une sous-station d'Eagle Island, à l'extérieur de Wilmington, en Caroline du Nord, pour un projet de quatre mois à partir de décembre 2020. 

Tirant parti de la technologie Optimus™ de Vaisala, cette solution sans maintenance mesure les gaz défectueux dans les transformateurs. Le système NDIR principal est basé sur une technologie éprouvée que Vaisala utilise depuis des décennies et permet à l'OPT100 de fournir des mesures fiables à long terme. En plus de l'absence de maintenance ou de consommables requis, la conception robuste de l'OPT100 et sa facilité d'installation (moins de deux heures) le placent en position idéale pour être proposé sur une plate-forme transportable disponible sur le marché américain. 

L'Optimus assure une surveillance en temps réel des gaz défectueux, y compirs le méthane (CH4), l'éthane (C2H6), l'éthylène (C2H4), l'acétylène (C2H2), le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de carbone (CO2) et l'hydrogène (H2), permettant une analyse plus approfondie des défauts à l'aide d'outils d'analyse tels que les triangles de Duval, les ratios clés ou un logiciel d'analyse qui compare le DGA à la charge et à d'autres facteurs en temps réel. Cela ne peut pas être fait aussi efficacement avec des échantillonnages/tests en laboratoire hors ligne.

Après installation sur le premier site, les données collectées ont prouvé que le transformateur était stable et qu'aucun problème ne devait être résolu. Profitant de la facilité de mobilité de l'OPT100, l'équipe de maintenance de la sous-station Duke a décidé de déplacer l'unité vers un transformateur plus préoccupant. Étant donné que la sous-station concernée était située à une heure de l'installation de maintenance la plus proche, Duke a également constaté des avantages supplémentaires en termes d'économies de temps et de ressources. Ils n'avaient plus besoin d'envoyer du personnel de maintenance pour collecter des échantillons, faire des allers-retours, puis remplir des documents avant de pouvoir analyser l'échantillon. 

Dans le cadre du projet, Duke devait pouvoir collecter et analyser les données DGA de manière régulière et continue. En rassemblant suffisamment de renseignements en temps réel, ils ont pu interpréter efficacement tous les problèmes. Cela s'est avéré particulièrement utile, car les ressources d'exploitation et de maintenance de Duke étaient limitées.

L'interprétation des schémas de gazage et de leur gravité n'était pas possible les années précédentes, car la fréquence d'échantillonnage était trop dispersée. Les schémas de gazage réels sont devenus difficiles à déchiffrer et le moment exact de l'événement, difficile à déterminer. Grâce au moniteur en ligne qui mesure en permanence les gaz de défaut dissous et génère des données toutes les heures, le service public a bénéficié de données en temps réel précises et fiables pour l'analyse de tendances et la corrélation avec d'autres facteurs, allant de la charge aux températures, en passant par la décharge partielle (DP). 

Avantage de la visibilité en temps réel pour gagner du temps et de l'argent sur les opérations et la maintenance 

Le dernier échantillon manuel prélevé sur le transformateur critique de cette sous-station, vieux de près de 70 ans, a révélé des augmentations significatives de la teneur en éthane, en acétylène et en hydrogène. Deux semaines après l'installation de l'OPT100 mobile sur le site de la nouvelle sous-station, le service public a commencé à constater des événements de gazage sur l'unité. Ces événements se sont poursuivis au cours des quatre semaines suivantes. 

Une fois le système de surveillance en ligne mobile OPT100 installé et fournissant des données, l'équipe de maintenance de Duke a pu : 

• suivre à distance et analyser les données sur les gaz rapidement et facilement ;
• comparer et intégrer les données du moniteur DGA en ligne avec des données d'échantillons de laboratoire traditionnelles pour fournir un historique cohérent des tests DGA des transformateurs ;
• diagnostiquer complètement le transformateur concerné, notamment en identifiant les anomalies et les événements de gazage négligés par les pratiques d'échantillonnage traditionnelles.

« Les principaux arguments de vente du moniteur sont qu'il est mobile, facile à déployer et qu'il fournit des informations précises en temps réel sur base desquelles nous pouvons prendre des décisions éclairées » explique Adam Long, ingénieur principal en transformateur. « La connectivité et l'accès à distance aux données évitent à nos collaborateurs de [devoir] se déplacer pour collecter des données, car l'appareil envoie les informations pour une analyse à distance. »

Une fois l'OPT100 installé et surveillé, Duke a rapidement constaté une augmentation continue de l'acétylène – croissance cumulative et incrémentielle – qui a été vérifiée par le prélèvement d'échantillons manuels au cours de le la période d'essai. Duke a ensuite pu tirer parti de cette visibilité sur la tendance de l'acétylène du transformateur pour identifier un problème qui devait être résolu à court terme. Heureusement, le transformateur concerné devait déjà être mis hors tension pour des activités de maintenance et figurait sur la liste des remplacements à court terme.

Cependant, les données de surveillance ont été vitales pour informer l'équipe de maintenance d'accélérer le plan de maintenance et, plus important encore, d'avancer de deux ans le calendrier de remplacement, évitant ainsi une défaillance potentielle et les coûts d'une panne imprévue. Le moniteur en ligne a également joué un rôle essentiel en tant que contrôle de sécurité, car Duke a dû attendre un an avant de pouvoir mettre le transformateur hors ligne de façon permanente.

Conclusion :

Le moniteur DGA en ligne mobile a prouvé sa valeur en tant qu'outil important pour Duke. Grâce à la possibilité de surveiller et de comparer les tendances en matière de gazage en temps réel, les décideurs ont pu donner la priorité à la sécurité des employés tout en économisant beaucoup de temps et d'argent en termes d'exploitation et de maintenance.

Dans ce cas précis en particulier, les données précises et fiables ont conféré aux équipes de maintenance la tranquillité d'esprit que ce transformateur spécifique n'était pas une bombe sur le point d'exploser et qu'il pouvait continuer à fonctionner en toute sécurité en étant à l'état de surveillance des pannes jusqu'à ce que le service public soit en mesure d'installer un autre transformateur. 

Alors que l'échantillonnage DGA hors ligne permet d'identifier des défauts internes potentiels, seuls les outils de surveillance DGA en ligne continue tels que l'OPT100 peuvent fournir des données DGA en temps réel qui révèlent les modèles de gazage réels, permettant ainsi une véritable identification des défauts et une analyse comparative.

La durée de vie technique et l'état actuel du transformateur - en particulier si un défaut nécessite une action de maintenance immédiate ou un remplacement - sont très précieux pour les responsables des ressources et de la maintenance qui doivent prendre des décisions d'action de maintenance en temps opportun. Disposer d'un moniteur DGA mobile en ligne est donc un outil clé.

En fin de compte, il n'y a rien de pire qu'une panne imprévue, surtout lorsque cette panne aurait pu être évitée en tirant parti des outils de surveillance en ligne pour détecter les défauts graves des transformateurs de puissance.

Si vous avez des questions sur ce cas, n'hésitez pas à nous contacter.

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