CHAPITRE 3 : ETUDE DES DEFAUTS SUR LES TRANSFORMATEURS DE
3.9. Rapport de l’analyseur
3.9.1. Analyse de l’huile du transformateur
88
89
APPAREILLAGE CVE - LA PASSION DES MACHINES Imprimé le 2017/09/13 18:40:30 Type de colonne: MS-5A 10m
Pression de tête de colonne: 28.00 psi Température de la colonne: 60 °C Gain de l'instrument: ÉLEVÉ Temps d'échantillonnage: 10 s Temps d'injection: 100 ms Temps d'exécution: 130 s
Type de colonne: PORAPLOT U 4m Pression de tête de colonne: 28.00 psi Température de la colonne: 45 °C Gain de l'instrument: ÉLEVÉ Temps d'échantillonnage: 10 s Temps d'injection: 65 ms Temps d'exécution: 60 s
Temps présent: 2017/09/13 18:27:05.877 Échantillon pris: 2017/09/06 15:15:05.000
ID d'instrument: 11201004
Fichier courant: F:\MORGANE SCHAFFER\20170906151505 Oil.prs Type de colonne: MS-5A 10m Pression de tête de colonne: 28.00 psi
90
Température de la colonne: 60 °C Gain de l'instrument: ÉLEVÉ Temps d'échantillonnage: 10 s Temps d'injection: 100 ms Temps d'exécution: 130 s
Type de colonne: PORAPLOT U 4m Pression de tête de colonne: 28.00 psi Température de la colonne: 45 °C Gain de l'instrument: ÉLEVÉ Temps d'échantillonnage: 10 s Temps d'injection: 65 ms Temps d'exécution: 60 s
Temps présent: 2017/09/13 18:27:05.877 Échantillon pris: 2017/09/06 15:15:05.000 ID d'instrument: 11201004
Fichier courant: F:\MORGANE SCHAFFER\20170906151505 Oil.prs Type de colonne: MS-5A 10m Pression de tête de colonne: 28.00 psi
Température de la colonne: 60 °C Gain de l'instrument: ÉLEVÉ Temps d'échantillonnage: 10 s
Temps d'injection: 100 ms
91 Temps d'exécution: 130 s
Type de colonne: PORAPLOT U 4m Pression de tête de colonne: 28.00 psi Température de la colonne: 45 °C Gain de l'instrument: ÉLEVÉ Temps d'échantillonnage: 10 s Temps d'injection: 65 ms Temps d'exécution: 60 s
Temps présent: 2017/09/13 18:27:05.877 Échantillon pris: 2017/09/06 15:15:05.000 ID d'instrument: 11201004
Fichier courant: F:\MORGANE SCHAFFER\20170906151505 Oil.prs
92
93
94
Gaz Dissout Myrkos cas du transformateur T2 de la CEB Vêdoko
95 3.10. Présentation de la nécessite de l’usage de l’analyseur de gaz du type Myrkos en se basant sur l’incident du transformateur du Poste de Avakpa à titre d’exemple.
3.10.1. Pertes économiques enregistrées avant l’installation du nouveau transformateur Les tableaux numéro 3.14 et 3.15 nous résument les pertes en énergies et les pertes économiques engendrées suite à l’explosion du transformateur du site d’AVAKPA.
Tableau 3.13 : Détermination de la puissance maxi moyenne journalière Du Poste de AVAKPA sur une période de deux mois précédent l’incident ; soit du 20 Aout 2016 au 20 Octobre 2016
DATE P Maxi DATE P Maxi DATE P Maxi DATE
PUISSANCE MOYENNE MAXI en MW 8,374516129
Gaz Dissout Myrkos cas du transformateur T2 de la CEB Vêdoko
96
Tableau 3.14 : Calcul des pertes sur la durée de la panne
Nombre de jours de
OBSERVATIONS: Cette panne du site d’AVAKPA a coûté sans la prise en charge des coûts d'acquisition et de remplacement du transformateur défectueux par un nouveau environ cent trente-quatre millions cent cinquante et un mille quatre cents quatre-vingt francs CFA (134.151.480 FCFA)
3.10.2. Evaluation du coût d’installation du système d’analyse de gaz dissout
L’acquisition du matériel de l’analyse de gaz dissout est beaucoup plus couteuse. Le tableau suivant résume l’ensemble des dépenses effectuées par la communauté électrique du BENIN (CEB) dans l’atteinte de cet objectif.
Désignation Coût Coût total
Aanalyseur MYRKOS 35.000.000 FCFA
36.300.000 Frais de transport 1.300.000 FCFA
3.10.3. Interprétation
Une étude comparative nous permet de voir que les pertes enregistrées par la CEB sur la panne du Transformateur du Poste de AVAKPA est d’environ 3,7 fois le prix du contrôleur de gaz qui aurait permis d’éviter ce drame, sans compter le prix d’achat et le coût du remplacement du transformateur défectueux et les désagréments immatériels.
Gaz Dissout Myrkos cas du transformateur T2 de la CEB Vêdoko
97 Conclusion
L'intérêt des informations que peut apporter l'analyse des gaz dissous dans l'huile des transformateurs est aujourd'hui parfaitement reconnu. Il est alors possible en fonction des résultats d’analyse de gaz dissous dans l’huile, de diagnostiquer les types d'incidents ou de défauts qui ont lieu dans le transformateur et cela, si l'analyse a été effectuée à temps ou régulièrement, avant qu'une lésion grave ou irréversible ne se produise.
Dans le cas où l’huile minérale est beaucoup dégradée, elle peut être retraitée, soit sur place, soit après arrêt et transport de l’appareil. Le traitement consiste généralement en un dégazage (pour éliminer les gaz et l’eau) et une filtration (élimination des particules solides), accompagnés éventuellement d’un passage sur terre absorbante (pour diminuer sa conductivité).
98 Conclusion générale
99 Un réseau électrique est un système complexe constitué d’éléments passifs et d’éléments actifs (composants, matériels et équipements électriques) qui s’influencent mutuellement. Le fonctionnement du système dans le temps et dans l’espace est le résultat de toutes ces interactions, conformément aux lois de l’électricité. Etant donné que la fiabilité d’un réseau électrique dépend de trois facteurs à savoir : la qualité de l’énergie offerte aux clients, la disponibilité de l’énergie dans le temps, le coût de maintenance réduit; or le transformateur est l’élément principal de tous poste source car sans lui pas d’énergie fournie aux distributeurs ni aux abonnés, donc il est important de prévoir dès sa fabrication, les moyens nécessaires qui concourent à son exploitation aisée et à sa survie dans le temps pour maintenir la continuité de fourniture de l’énergie. Parmi ces moyens, nous citons l’analyse de gaz dissout dans l’huile diélectrique qui constitue pour l’huile un bilan complet de son efficacité à jouer le rôle de diélectrique.
Compte tenu de leur rôle très sensible dans les réseaux électriques, ils nécessitent une protection contre les différents types d’anomalies telles que les défauts diélectriques (défauts thermique ; d’isolement, d’humidité etc…) et des défauts électriques (courts-circuit, les surtensions, les surintensités, les fuites de courant etc..).
Nous avons étudié la détection préventive des défauts internes par l’analyseur de gaz dissout. Ce type d’analyse se présente comme un bilan sanguin qui révèle l’état de fonctionnement des partis actives du transformateur ; l’état du papier isolant ; le degré de pollution de l’huile diélectrique en PCB ; l’état corrosif de l’huile ; les fonctionnalités isolantes et caloportrices de l’huile pour que des mesures correctives soient prises.
L’analyse est réalisée par l’analyseur de gaz dissout type Myrkos. Le principe de fonctionnement de l’analyseur de gaz dissout type Myrkos est basé sur une analyse chromatographique de l’huile diélectrique prélevée dans la cuve du transformateur en fonctionnement. Le résultat de cette analyse est ensuite comparée avec les paramètres standards; cette comparaison nous permet de connaitre l’état de santé du transformateur et quelles actions correctives qu’il faut apporter.
100 Références bibliographiques
[1] : Jean SANCHEZ, Aide au diagnostic de défauts des transformateurs de puissance, Thèse de doctorat le 21 juin 2011.
[2] : LABORELEC, Evaluation de l’état des transformateurs et machines tournantes, cahier technique.
[3] : ABDELGHAFOUR Bouaïcha, Contribution à l’application de techniques traditionnelles et modernes au diagnostic des transformateurs de puissance, Thèse de doctorat, septembre 2014.
[4] : Digital Energy, Analyseur de Gaz Dissous (DGA) avancé pour transformateurs, octobre 2013.
[5] : MTE, Systèmes de surveillance pour transformateurs de puissance, Cahier Technique.
[6] : Sophie TRANCHART, Synthèse 2016 CEB et SBEE BENIN, Janvier 2017.
[7] : LOS, Bien fondé des analyses d’huiles, Guide technique.
[8] : Théodore WILDI, Electrotechnique, 3ème Edition.
[9] : Analyse des gaz dissous dans l’huile des transformateurs en utilisant les techniques de l’intelligence artificielle, Inj. BOUDRAA SALIHA
[10] : Diagnostic des transformateurs de puissance par méthode d’analyse de gaz dissous : Application des réseaux de neurones, BOUCHAOUI Larence
[11] : Essais d’une méthode pour la mesure des gaz dissous dans l’eau, L.Dunoyer.
[12] : Disolver gas analysis for Transformers, Lynn hamrick.
101 Table des matières
CHAPITRE 1 : STRUCTURE D’ACCUEIL ET RAPPORT DE STAGE ... 5
1.1. PRESENTATION DE LA CEB ... 5
1.1.1. Structure organisationnelle ... 5
1.1.2. Organigramme de la CEB ... 7
1.1.3. Clients et fournisseurs de la CEB ... 8
1.1.3.1. Les fournisseurs de la CEB ... 8
1.1.3.2. Les clients de la CEB ... 8
1.1.4. Infrastructures de production d’énergie électrique ... 9
1.1.4.1. Infrastructures de production au TOGO ... 9
1.1.4.2. Infrastructures de production au Bénin ... 9
1.1.5. Infrastructures de transport de l’énergie électrique ... 10
1.1.5.1. Infrastructures de transport au TOGO ... 10
1.1.5.2. Infrastructures de transport au BENIN ... 10
1.1.6. Présentation du réseau de transport de la CEB ... 11
1.1.6.1. Schéma synoptique du réseau interconnecté de la CEB ... 11
1.1.6.2. Schéma unifilaire du poste de Vèdoko ... 13
1.2. DEROULEMENT DU STAGE ...14
1.2.1. Présentation de la DRB ... 14
1.2.2. Organigramme de la DRTB ... 15
1.2.3. Travaux effectués ... 16
1.2.3.1. Immersion à la division exploitation ... 16
1.2.3.2 Immersion au sein de la division lignes ... 17
1.2.3.3. Immersion au sein de la Division Appareillage, Contrôle Electrique et Télécommunications (DACET) ... 20
1.2.4. Difficultés rencontrées au cours du stage ... 26
102
Au cours de notre stage, nous avons rencontré quelques difficultés d’ordre générales et techniques. ... 26
1.2.5. Constats et suggestions apportées ... 27
PROBLEMATIQUE ...29
OBJECTIF ...30
RESULTATS ATTENDUS ...30
CHAPITRE 2 : GENERALITES SUR LES DEFAUTS DIELECTRIQUES DES TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE ...31
INTRODUCTION ...31
2.1. LES MODES DE DEFAILLANCES : ...32
2.1.1. LES CAUSES INTERNES ...33
2.1.2. Mode de défaillance mécanique ... 33
2.1.3. Mode de défaillance électrique ... 34
2.1.4. Mode de défaillance diélectrique (Manœuvres du réseau et foudre) ... 34
2.1.5. Mode de défaillance liée à la contamination ... 35
2.2. Causes externes ... 38
2.2.1. Courts-circuits ... 38
2.2.2. Fiabilité ... 39
2.2.3. Tenue diélectrique (manœuvre du réseau et foudre) ... 39
2.3. Statistiques sur les causes de défaillances ... 40
2.3.1. Causes typiques de défaillance du transformateur de puissance ... 40
2.3.1.1. Causes internes ... 40
2.3.1.2. Causes externes ... 40
2.3.2. Causes des défaillances du transformateur de puissance selon le retour d’expérience des organismes 41
103
2.3.2.1. IEEE ... 41
2.3.2.2. Doble et ZTZ- Service : ... 42
2.3.2.3. CIGRE ... 42
2.3.2.4. EPRI ... 43
2.4. Relation entre gaz générés et le type de défaut dans le transformateur de puissance ... 43
2.5. Modèle fonctionnel de défaillance ... 44
2.6. Le transformateur génère du gaz : procédures méthodologiques ... 45
CONCLUSION ...48
CHAPITRE 3 : ETUDE DES DEFAUTS SUR LES TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE PAR ANALYSEUR DE GAZ DISSOUT TYPE MYRKOS : CAS DU TRANSFORMATEUR T2 DU POSTE CEB COTONOU VEDOKO. ...49
3.1. INTRODUCTION ...49
3.2. PRESENTATION ET DESCRIPTION DU TRANSFO T2 DE VEDOKO ...49
3.2.1. MAINTENANCES PREVENTIVES EXECUTEES ...49
3.2.1.1. Maintenance préventive existante ... 49
3.2.1.2. Maintenance préventive complémentaire ... 49
3.3. ETUDE ET DESCRIPTION DU DISPOSITIF PROPOSE ...50
3.3.1. Présentation de l’analyseur de gaz dissout : Myrkos ... 50
104
3.3.2. Caractéristiques du l’analyseur ... 51
3.4. Liquides isolants... 52
3.4.1. Comment choisir un liquide isolant ... 54
3.4.2. Huiles minérales... 54
3.4.3. Usage... 55
3.4.4. Composition de l’huile minérale ... 55
3.4.5. Caractéristiques d’une huile minérale isolante ... 56
3.5. DEFAILLANCES ET PROBLEMES DE TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE ...61
3.6. GESTION DE LA VIE D’UN TRANSFORMATEUR ...62
3.7. METHODES DE SURVEILLANCE ET DIAGNOSTIC D’UNE ISOLATION DE TRANSFORMATEURS ...64
3.7.1. Méthodes de diagnostic non traditionnelles... 64
3.7.2. Essai en service des décharges partielles (DP) ... 64
3.7.3. Mesure de la tension de rétablissement ... 65
3.7.4. Logiciels et systèmes intelligents et experts pour le diagnostic ... 66
3.7.5. Méthodes de diagnostic traditionnelles (Analyse d’huile) ... 66
3.7.5. Diagnostic utilisant des test Physico-chimiques ... 67
3.7.6. Diagnostic avec analyse de gaz dissous (Dissolved Gas Analyis DGA ... 67
3.7.7. Méthodes d’interprétation ... 73
3.8. APPLICATION AU TRANSFORMATEUR T2 DE COTONOU VÊDOKO ...80
3.8.1. Présentation du logiciel PPMreport 3 ... 80
3.8.2. Fonctionnement du PPMreport 3 ... 81
3.8.3. Impression ... 81
105
3.8.4. L’outil chromatographique ... 81
3.8.5. Test du system... 82
3.8.6. Méthodes d’optimisation ... 82
3.8.7. Les concentrations de gaz élevés ... 83
3.8.8. Paramètres des caractéristiques de saturation ... 84
3.8.9. Rénovation de la colonne ... 85
3.8.10. Résultats de mesure (graphiques)... 85
3.8.11. Résultats de mesures (tables) ... 86
3.9. Rapport de l’analyseur ... 87
3.9.1. Analyse de l’huile du transformateur ... 87
3.10. PRESENTATION DE LA NECESSITE DE L’USAGE DE L’ANALYSEUR DE GAZ DU TYPE MYRKOS EN SE BASANT SUR L’INCIDENT DU TRANSFORMATEUR DU POSTE DE AVAKPA A TITRE D’EXEMPLE. ...95
3.10.1. Pertes économiques enregistrées avant l’installation du nouveau transformateur ... 95
3.10.2. Evaluation du coût d’installation du système d’analyse de gaz dissout... 96
3.10.3. Interprétation ... 96
CONCLUSION ...97