L'équilibre de l'installation d'un parc éolien a également besoin d'une inspection

Par Paul Dvorak | 28 juillet 2016

Juda MoïsesonPE CEM, vice-président - Opérations, Cooke Power Services

Le bilan de la centrale (BOP) est le maillon le plus important pour fournir l'électricité produite par un parc éolien au marché. Le BOP comprend le transformateur sur socle à la base de l'éolienne jusqu'au système de collecte et à la sous-station. Le BOP comprend également les lignes de transmission, les mâts de métro, les routes et le drainage.

Alors que la plupart des discussions sur l'O&M se concentrent sur les composants des nacelles, l'équipement BOP a également besoin d'attention. Il est sage de planifier les meilleures procédures d'inspection et de maintenance BOP pour maintenir un parc éolien hautement fonctionnel. Les inspections décrites ici représentent des activités essentielles qui contribuent à assurer l'exploitation sécuritaire et rentable d'un parc éolien.

Le défi pour les propriétaires et exploitants de parcs éoliens est de reconnaître la nécessité de budgétiser ces procédures. Leurs coûts représentent moins de 10 % du budget total O&M d'un parc éolien typique. Pour maintenir ce lien dans la production d'électricité opérationnel, cet article se concentre sur la façon d'inspecter l'équipement moyenne tension (MT) des transformateurs à montage sur socle, du système de collecte, de la sous-station et de l'équipement haute tension (HT) dans la sous-station.

L'image IR révèle trois connexions desserrées ou endommagées (SP 2, 3 et 6) sur un transformateur à montage sur socle. Les six connexions sont le câblage triphasé de 34,5 kV reliant cette turbine à ses voisines de chaque côté, dirigeant l'alimentation vers la sous-station. Les connexions desserrées ou endommagées sont responsables de l'augmentation de la chaleur. Les bonnes connexions restent plus fraîches.

Transformateurs montés sur socle

Ces transformateurs sont nécessaires pour prendre la sortie du générateur de 600 à 900 V et l'augmenter jusqu'à la MT du système de collecte (généralement 34,5 kV) pour une transmission efficace vers la sous-station. Les transformateurs ont eu un certain nombre de problèmes au cours des 20 dernières années qui ont nécessité un plan d'action pour l'inspection et l'entretien.

Contrôle IR est un examen non évasif des transformateurs en ligne et sous charge. L'image ci-jointe montre des connexions desserrées ou endommagées.

Les résultats de l'inspection sont connus immédiatement et une brève panne est généralement tout ce qui est nécessaire pour corriger le problème. Sans inspection, des connexions desserrées ou endommagées peuvent éventuellement échouer, endommager le transformateur et présenter un risque pour la sécurité du personnel.

Prélèvement d'huile des transformateurs est une pratique typique. Malheureusement, l'industrie éolienne a été lente à réagir aux résultats de ces tests. Un plan d'action privilégié devrait consister à identifier la cause fondamentale des mauvais résultats des tests et à prendre des mesures correctives telles que des réparations internes suivies d'un remplacement de l'huile. Les résultats des tests les plus courants montrent une augmentation des gaz dissous (DG). Ceux-ci comprennent généralement l'hydrogène, le méthane, l'acétylène, l'éthylène et l'éthane. Des concentrations élevées de DG peuvent exploser lorsqu'une unité est mise en marche et hors service.

La plupart des sites accrochent simplement un cadenas rouge sur ces unités et les identifient comme "ne fonctionnent pas". Une éolienne individuelle ne peut plus être isolée au niveau du transformateur en panne, de sorte qu'une panne de chaîne d'éoliennes est le seul moyen pour une équipe d'effectuer la maintenance de l'éolienne associée.

Récemment, une méthode de filtrage d'huile est arrivée sur le marché qui peut prolonger la durée de vie des transformateurs à DG élevé. Ce processus de filtrage crée un vide sur le réservoir d'huile et presse l'huile à travers un équipement spécialisé qui élimine les gaz et l'eau de l'huile. Les résultats peuvent être documentés avec une analyse d'échantillon d'huile post-filtrage. Ce processus, cependant, ne répare pas le transformateur.

La panne des matériaux isolants électriques et des composants connexes à l'intérieur du transformateur génère les gaz. En règle générale, le coût de remplacement d'un transformateur à montage sur socle varie de 25 000 $ à 60 000 $ selon les tensions d'entrée et de sortie.

Le transformateur produira toujours du DG, mais il peut assurer une période prolongée de fonctionnement en toute sécurité jusqu'à ce que le niveau de gaz redevienne trop élevé. Un échantillonnage périodique de l'huile permettra au propriétaire ou à l'exploitant de savoir si ce processus entraîne des mois, voire des années de fonctionnement normal.

Cette épissure de câble a été réalisée au-dessus du sol et réside maintenant dans une boîte d'épissure de protection.

Voûtes de transformateur sont les transformateurs montés sur socle sur socle. Une première pratique dans l'industrie de la construction de parcs éoliens consistait à installer des transformateurs sur des voûtes en fibre de verre. Dans certains cas, les voûtes en fibre de verre se sont révélées inadéquates. Les inspections ont montré que les transformateurs penchaient, coulaient ou dépassaient les limites des câbles enfouis sous eux. Une réponse typique consiste à remplacer les voûtes en fibre de verre par des voûtes en béton préfabriqué. Cette réparation est suffisante pour résoudre le problème pendant toute la durée de vie de la centrale.

Le système de collecte a plusieurs composants de support, mais le plus important est les câbles de connexion MT. Le câblage MT passe entre le transformateur sur socle à la base de l'éolienne et la sous-station, et se trouve soit au-dessus du sol, soit au-dessous.

Circuits MT aériens nécessitent plus d'inspection et d'entretien que les options souterraines. La même inspection IR effectuée sur les transformateurs montés sur socle peut identifier des connexions desserrées ou endommagées. De plus, l'inspection visuelle des poteaux et de l'équipement de montage est nécessaire pour s'assurer que le système de collecte est en bon état de fonctionnement. Les oiseaux et les reptiles ont tendance à nicher et à grimper sur ces structures. Heureusement, une gamme d'accessoires matériels est disponible pour décourager la faune de s'installer sur cet équipement.

L'image IR est celle d'une connexion desserrée ou endommagée dans une sous-station.

Circuits MT souterrains sont plus coûteux à installer mais nécessitent moins d'entretien. L'exception est un défaut de mise à la terre occasionnel ou une défaillance d'épissure. Un défaut à la terre peut se produire lorsqu'un câble est endommagé par une pierre pointue ou lourde. Un "Thumper" est utilisé pour localiser l'emplacement des défauts à la terre, avec des informations provenant des relais d'enregistrement des défauts dans la sous-station. Les dommages sont réparés avec une nouvelle épissure de câble. De nombreuses épissures de câbles de la construction d'origine restent sous le sol et constituent un point de défaillance courant dans le câble. En conséquence, les épissures d'origine peuvent échouer. La méthode de réparation est la même que pour les défauts à la terre. Il est d'usage d'effectuer des réparations d'épissure de câble au-dessus du sol et de les recouvrir d'une boîte d'épissure de protection.

Sous-stations contiennent les équipements les plus typiques d'un parc éolien. Les transformateurs, disjoncteurs, interrupteurs, relais, etc. sont soumis à des protocoles réglementaires. Ces protocoles déterminent le calendrier et la portée des inspections et sont en place pour assurer la sécurité du personnel et de l'équipement. La plupart des propriétaires ou exploitants de parcs éoliens effectuent ces tâches pendant la saison des vents faibles afin de réduire leur perte de production et de revenus.

Encore une fois, l'outil le plus utile est la caméra d'inspection infrarouge, car elle peut rapidement identifier les connexions desserrées ou endommagées dans la sous-station. Il est également important de s'assurer que les risques potentiels pour la sécurité, tels qu'une quantité suffisante de pierres dans la cour de la sous-station et un contrôle des mauvaises herbes, constituent une partie essentielle du programme d'entretien. La pierre de jardin sert à plusieurs fins, mais surtout, elle fournit une couche à haute résistance - isolation - entre notre pied et le sol. Les mauvaises herbes, si elles ne sont pas maîtrisées, peuvent rapidement pousser en hauteur et peuvent ouvrir la voie à un dangereux défaut à la terre dans la sous-station.

Beaucoup de choses peuvent mal tourner dans un parc éolien et tous les risques ne se trouvent pas dans la tour ou dans la nacelle. L'équipement BOP, y compris les transformateurs montés sur socle, les épissures et autres, est aussi essentiel pour acheminer l'énergie éolienne vers le réseau que le générateur. Les dommages causés à une seule épissure ou à un seul câble et à une chaîne de turbines peuvent se déconnecter. L'équipement BOP devrait également faire l'objet d'inspections de routine pour optimiser les opérations du parc éolien.

La bonne nouvelle est qu'il existe des prestataires de services tiers hautement qualifiés disponibles pour effectuer toutes les inspections et la maintenance nécessaires tout au long du BOP d'un parc éolien.