Étude de cas sur la défaillance d'un disjoncteur à SF₆ en cuve : le marché africain du point de vue nigérian

Introduction

Dans le contexte du marché africain, en particulier au Nigeria, le fonctionnement fiable des équipements électriques est d'une importance capitale pour le développement stable de l'industrie électrique. Les disjoncteurs SF₆ à cuve jouent un rôle crucial dans les systèmes électriques en raison de leurs excellentes propriétés d'extinction d'arc et d'isolation. Cependant, comme tout équipement électrique, ils sont susceptibles de subir des pannes. Ce document présente une analyse détaillée d'un cas de panne d'un disjoncteur SF₆ à cuve au Nigeria, en tenant compte d'aspects tels que la certification SONCAP et ses implications sur le marché.

La certification SONCAP (Standards Organization of Nigeria Conformity Assessment Program) est une exigence obligatoire pour les produits électriques entrant sur le marché nigérian. Elle garantit que les produits répondent aux normes industrielles nigérianes et qu'ils sont sûrs à utiliser. Le processus de certification comprend des tests de produits, des inspections d'usine et la délivrance d'un Certificat de Conformité, nécessaire pour le dédouanement.

Contexte du Cas

Dans un poste de transformation au Nigeria, un disjoncteur SF₆ à cuve d'une certaine marque, qui avait obtenu la certification SONCAP, a subi une panne. Le disjoncteur faisait partie d'une ligne de transmission clé, et sa panne avait le potentiel de perturber l'approvisionnement en électricité d'une grande zone, y compris les consommateurs industriels et résidentiels.

Le disjoncteur avait été installé et mis en service il y a quelques années, et il avait fonctionné relativement de manière stable jusqu'à cet incident. Des maintenances et inspections régulières avaient été effectuées conformément aux recommandations du fabricant, et tous les tests précédents avaient montré un fonctionnement normal.

Description de l'Incident de Panne

Un jour, lors de l'exploitation normale du réseau, une panne s'est produite sur la ligne protégée par ce disjoncteur SF₆ à cuve. Le système de protection a détecté la panne et a émis un ordre de coupure. Cependant, le disjoncteur n'a pas ouvert complètement comme prévu. Au lieu de cela, il y a eu un phénomène anormal de combustion d'arc à l'intérieur du disjoncteur, et des dommages partiels à l'isolation ont été observés plus tard.

La figure 1 montre un diagramme simplifié de la disposition du système électrique où le disjoncteur était installé. 

Les opérateurs du poste de transformation ont remarqué des bruits inhabituels et une augmentation de la température autour du disjoncteur. Immédiatement, ils ont initié des procédures d'urgence, y compris l'isolement du disjoncteur défectueux du réseau autant que possible pour prévenir d'éventuels dommages supplémentaires et des risques potentiels pour la sécurité.

Analyse de la Panne
Analyse Électrique

En analysant les enregistrements de défauts et les données de forme d'onde du système de surveillance du poste de transformation, il a été constaté que la forme d'onde du courant de défaut était fortement distordue pendant l'incident. Le courant n'a pas baissé à zéro dans le temps prévu pour que le disjoncteur puisse efficacement éteindre l'arc. Ceci était principalement dû à la nature complexe du défaut, qui a causé des schémas de circulation anormaux du courant.

Le gaz SF₆ à l'intérieur du disjoncteur, responsable de l'extinction de l'arc, a également montré une baisse de performance. Dans des conditions normales, le gaz SF₆ peut rapidement se recombiner et restaurer sa force diélectrique lorsque le courant d'arc passe par zéro. Cependant, dans ce cas, le courant continu non nul a empêché la récupération appropriée de la capacité d'extinction de l'arc du gaz.

Analyse Mécanique

Après une inspection visuelle et des tests mécaniques supplémentaires, il a été découvert que certains composants mécaniques du disjoncteur présentaient des signes d'usure. Les parties mobiles, telles que les bras de contact et les liaisons du mécanisme de commande, avaient subi de légères déformations. Ces déformations auraient pu affecter le fonctionnement fluide du disjoncteur pendant le processus de coupure, provoquant un retard dans la séparation des contacts et prolongeant ainsi le temps d'arcing.

Considérations liées à la Certification SONCAP

Bien que le disjoncteur ait obtenu la certification SONCAP, une revue du processus de certification et de la conformité du produit aux normes nigérianes a été réalisée. Il a été constaté que le produit répondait à toutes les exigences spécifiées au moment de la certification. Cependant, lors de son exploitation dans l'environnement nigérian, des facteurs tels que les caractéristiques du réseau local (par exemple, une teneur plus élevée en harmoniques dans certaines zones), les variations de température et d'humidité, auraient pu influencer les performances du disjoncteur.

De plus, les pratiques de maintenance dans le poste de transformation nigérian ont été comparées aux meilleures pratiques internationales. Il a été noté que, bien que les procédures de maintenance de base aient été suivies, il pourrait y avoir une marge d'amélioration en termes d'inspections plus fréquentes et approfondies, en particulier compte tenu des conditions d'exploitation difficiles dans certaines parties du Nigeria.

Solutions et Mesures Préventives
Réparation et Remplacement

Les composants endommagés du disjoncteur ont été identifiés, y compris certaines pièces mécaniques usées et les matériaux d'isolation affectés par l'arc. Ces composants ont été remplacés par de nouveauxStratégies de Maintenance Améliorées

Un plan de maintenance plus complet a été élaboré pour le disjoncteur et autres équipements similaires dans le poste de transformation. Cela incluait des inspections plus fréquentes des composants mécaniques pour détecter l'usure, des tests réguliers de la qualité du gaz SF₆ et une surveillance renforcée des paramètres électriques tels que les formes d'onde de courant et de tension.

Des programmes de formation ont également été organisés pour les opérateurs du poste de transformation et le personnel de maintenance. Ces programmes se concentraient sur les meilleures pratiques internationales actuelles pour la maintenance des disjoncteurs SF₆ à cuve, ainsi que sur la façon de gérer plus efficacement les pannes potentielles et les urgences.

Considérations à l'Échelle du Marché

Compte tenu de ce cas de panne, pour le marché africain, en particulier au Nigeria, il est recommandé de mener des recherches plus approfondies sur l'adaptabilité des équipements électriques aux conditions locales d'exploitation. Les fabricants devraient envisager de fournir des solutions personnalisées ou des instructions supplémentaires pour les produits vendus dans des régions ayant des caractéristiques environnementales et de réseau spécifiques.

Pour le processus de certification SONCAP, il pourrait être amélioré pour prendre en compte la performance à long terme des produits sur le marché nigérian. Cela pourrait impliquer des inspections de suivi plus fréquentes et des évaluations de performance après que les produits aient été en exploitation pendant une certaine période.

Conclusion

La panne du disjoncteur SF₆ à cuve dans le poste de transformation nigérian est un cas typique qui souligne l'importance d'une gestion complète des équipements dans le marché africain. Bien que la certification SONCAP fournisse une garantie de base pour la qualité des produits, une attention continue à l'exploitation et à la maintenance des équipements électriques, ainsi qu'à leur adaptation aux conditions locales d'exploitation, est essentielle.

En analysant la panne sous les aspects électriques, mécaniques et liés à la certification, et en mettant en œuvre des solutions et des mesures préventives appropriées, la fiabilité des systèmes électriques au Nigeria et dans d'autres pays africains peut être considérablement améliorée. Ce cas sert également de référence précieuse pour d'autres projets similaires dans la région, soulignant la nécessité d'une approche holistique pour assurer le fonctionnement sûr et stable de l'infrastructure électrique sur le marché africain.