Un transformateur alpin protégé par la surveillance continue

L'installation d'un imposant transformateur sur un site alpin a exposé BKW, société suisse, à un nombre de problèmes de transport inhabituels. Après avoir surmonté ces défis, les ingénieurs de BKW ont détecté de petites décharges, affichant rapidement une diminution cependant une fois le transformateur installé. Dans des circonstances normales, ils auraient pu envisager de renvoyer le transformateur à l'usine, mais compte tenu de la complexité et du coût de cette opération, un instrument Vaisala OPT100 Optimus™ DGA a été installé pour surveiller le transformateur en continu.

« Nos tests initiaux ont montré que le transformateur fonctionnait bien » explique Lukas Eggimann, ingénieur principal chez BKW. « Cependant, la détection de décharges, aussi minimes soient-elles, représentait un risque potentiel. Le moniteur DGA en ligne a donc été installé pour garantir que des alertes seraient émises en cas de développement d'anomalies dans le transformateur. »

Les défis du transformateur alpin

En réponse à une demande croissante, et pour accroître la sécurité et la résilience de l'approvisionnement électrique dans la région de Gstaad, en Suisse, un transformateur 75 MVA 220 kV/50 kV supplémentaire s'imposait. Cependant, le site de l'installation était situé en altitude dans les Alpes, présentant ainsi une problématique d'accès à relever. Par exemple, il conviendrait d'emprunter des routes pentues et de traverser des ponts non conçus pour de telles charges aussi lourdes. 

Deux remorques attelées ont été nécessaires pour transporter le transformateur, ainsi qu'un véhicule autopropulsé, entraînant une charge utile totale de 123 tonnes, ce qui dépassait la capacité de certains ponts. Il n'a, par exemple, pas été possible d'éviter un pont étroit avec une limite définie à 32 tonnes. Aussi, il a fallu mettre en place des renforcements substantiels avant l'arrivée du transformateur (photo).

Assurer la fiabilité du transformateur

Après l'installation, les transformateurs de BKW sont minutieusement inspectés par l'équipe de diagnostic interne de l'entreprise, ainsi que la Commission technique sur les questions de haute tension (FKH). Des décharges partielles ont été détectées au cours de ces évaluations, même si une tendance fortement à la baisse a été observée durant 4 à 5 heures.

« Certaines causes potentielles expliquent ces décharges », explique Lukas. « Par exemple, de minuscules fragments de métal pourraient être présents à la suite d'une activité de soudage pendant la fabrication du compartiment, ou les décharges pourraient être causées par d'autres facteurs tels que des vides, des bulles ou de l'humidité. Quelle que soit la raison, on craint qu'ils ne se transforment à terme en problèmes graves entraînant un dysfonctionnement du transformateur. »

Les tests en usine du transformateur avaient été une réussite, les décharges diminuaient rapidement lors des mesures sur site, et les coûts et la complexité du retour à l'usine du transformateur étaient colossaux. Aussi, afin d'éviter tout risque potentiel, c'est précisément ce qui a motivé l'installation du moniteur DGA de Vaisala.

Pourquoi une surveillance continue ?

La méthode traditionnelle pour vérifier le statut des performances des transformateurs consiste à prélever manuellement des échantillons d'huile une fois par an à des fins d'analyse en laboratoire. Cette méthode d'échantillonnage ponctuel fournit des informations sur les gaz dissous et la qualité de l'huile à un moment donné. En revanche, les moniteurs DGA continus sont capables de détecter les problèmes instantanément, avant que les choses ne deviennent sérieuses. Les moniteurs continus sont également capables de révéler des tendances afin que les utilisateurs puissent corréler les niveaux de gaz avec la charge du transformateur, par exemple. 

Le Vaisala OPT100 Optimus™ DGA peut être installé en moins de deux heures et, grâce à l'étalonnage automatique et à la mesure de référence IR, l'instrument est capable de fournir des données de tendance de gaz fiables. L'extraction du gaz sous vide élimine les fluctuations liées à la température ou à la pression de l'huile, et les systèmes de détection optique hermétiquement clos et évitent toute contamination du capteur. L'humidité et l'hydrogène sont mesurés directement dans l'huile avec notre capteur HUMICAP® de type polymère capacitif à couche mince et avec les capteurs à semi-conducteurs. Il est important de noter que l'OPT100 mesure la pression totale de gaz dissous dans l'huile et détecte toute fuite d'air dans les transformateurs scellés sans qu'il soit nécessaire de surveiller l'oxygène, ce qui peut être une mesure trompeuse.  

« L'OPT100 est un outil de réduction des risques », explique Andreas Hilgers de Vaisala. « À Gstaad, BKW l'utilise pour s'assurer que les problèmes minimes révélés à l'issue des tests postérieurs à l'installation sont réduits grâce à une surveillance continue fiable. Certains clients utilisent des moniteurs Vaisala DGA sur tous leurs nouveaux transformateurs, et d'autres utilisateurs qui les installent uniquement là où, par exemple, le transformateur passe les tests FAT, mais pas l'essai de réception sur site. »

L'OPT100 peut être intégré aux systèmes SCADA des compagnies d'électricité, mais il est également capable de fournir des communications autonomes sécurisées. Lukas l'affirme : « Il s'agit d'une fonctionnalité importante pour la cybersécurité, car l'ajout d'un instrument tel que celui-ci ne devrait pas fournir un point d'entrée supplémentaire aux pirates informatiques. »

La facilité d'installation fut également un élément attrayant pour Lukas. « C'était bien sûr une bonne chose que d'avoir pu installer l'OPT100 rapidement et facilement », poursuit-il. « Mais la durée de vie type d'un transformateur est de 40 à 60 ans, il est donc tout aussi important que le moniteur puisse être retiré facilement à un stade ultérieur. »

Performances à ce jour

L'OPT100 a été initialement installé en 2022, et depuis lors, le transformateur et le moniteur DGA fonctionnent bien sans aucun signe d'anomalie. Une bonne corrélation a été démontrée entre les mesures de l'OPT100 et les résultats des échantillons prélevés et testés par FKH. En outre, rien n'indique une augmentation des niveaux de gaz dans l'huile du transformateur.

Et demain ?

Le parc de transformateurs BKW est en très bon état et fait l'objet d'une surveillance régulière par des diagnostics hors ligne ainsi que des prélèvements d'échantillons d'huile pour analyse. Si les transformateurs présentent des anomalies, l'intervalle de surveillance est réduit dans un premier temps et, si des problèmes persistent, l'installation d'un OPT100 sera envisagée. « Notre stratégie de réduction des risques consiste donc à prendre des mesures lorsque des anomalies sont détectées, à l'instar des soins de santé humains. » affirme Lukas. « Les moniteurs DGA continus représentent donc un outil essentiel dans notre stratégie de gestion des risques, et l'OPT100 s'est avéré offrir la fiabilité et la tranquillité d'esprit dont nous avons besoin, en particulier lorsque la voie d'accès présente une limite de 32 tonnes ! »