Étude de cas du projet d'interrupteur à disjoncteur de cuve morte 72,5 kV de Rockwill en Afrique du Sud

1.1 Contexte du projet

L'Afrique du Sud, en tant que pays le plus industrialisé d'Afrique avec le réseau électrique le plus développé, a des exigences strictes en matière de fiabilité, de capacité de coupure et d'adaptabilité environnementale des appareils de coupure à haute tension dans ses mines, son secteur de la métallurgie, son secteur énergétique et ses nœuds de réseau régionaux. Ce projet a été mis en œuvre dans un projet clé de modernisation du réseau industriel en Afrique du Sud. Le site du projet se caractérise par une densité de charge élevée, une forte capacité de court-circuit et des conditions environnementales difficiles, y compris des températures élevées, une radiation solaire intense et une poussière fréquente. Les anciens appareils de coupure souffraient d'une marge de coupure insuffisante, d'une faible résistance environnementale et d'une stabilité mécanique médiocre, ce qui entraînait souvent des interruptions de l'alimentation électrique et des opérations de protection anormales, affectant directement la continuité de la production industrielle et la sécurité du réseau.

Pour répondre aux objectifs d'un fonctionnement sûr et fiable du réseau et d'une sécurité accrue de l'approvisionnement en électricité, le client a choisi les disjoncteurs à cuve morte Rockwill de 72,5 kV (DTCB). En s'appuyant sur l'expérience mature de Rockwill en matière de conception et de fabrication d'équipements à haute tension, ce projet fournit une solution de commutation à haute tension à haute fiabilité et haute performance pour le réseau sud-africain, assurant la stabilité du réseau et soutenant l'intégration fiable des charges industrielles et renouvelables.

1.2 Produit central & paramètres techniques

Un total de 20 disjoncteurs à cuve morte de 72,5 kV, ainsi que leurs mécanismes d'exploitation et pièces de rechange, ont été configurés pour ce projet. Les paramètres centraux sont les suivants:

02 Fabrication et assurance qualité

2.1 Conception technique de base

Le disjoncteur Rockwill RHD-72.5-4000/40 à cuve morte est doté d'une structure de cuve morte entièrement fermée. La chambre d'extinction d'arc et le circuit conducteur principal sont scellés dans la cuve de gaz SF₆, résistant efficacement aux effets de hautes températures, de poussière et d'humidité en Afrique du Sud, offrant une stabilité opérationnelle significativement meilleure que les équipements à cuve vivante (type ouvert).

• Haute performance : Utilisant des principes d'extinction d'arc par auto-détonation matures, avec une capacité de coupure de court-circuit de 40 kA et un courant nominal de 4000 A, il répond aux exigences d'un fonctionnement fréquent sous des conditions de charge élevée et de forte capacité de court-circuit.
• Intégrité structurelle : La cuve est fabriquée en acier de haute résistance avec d'excellentes propriétés anticorrosion et antirouille, assurant une rigidité structurelle pour le transport sur de longues distances et l'exploitation en extérieur à long terme.
• Avantage de la cuve morte : La structure présente un centre de gravité bas et une excellente performance sismique. Avec des transformateurs de courant (CT) intégrés, elle est plus adaptée aux environnements géologiques complexes des zones minières sud-africaines par rapport aux équipements traditionnels à cuve vivante.
• Mécanisme fiable : Le mécanisme d'entraînement à ressort est hautement fiable et ne nécessite aucune source externe d'air ou d'huile, assurant une maintenance simple et une grande adaptabilité aux conditions d'exploitation et de maintenance à l'étranger.
• Isolation améliorée : La distance de rampement atteint 25-31 mm/kV, répondant aux exigences d'isolation pour les zones à haute altitude et fortement polluées en Afrique du Sud. Le taux de fuite annuel de SF₆ est ≤5%, réduisant considérablement la fréquence de remplissage de gaz.

2.2 Certification de qualité

Rockwill met en œuvre strictement les systèmes de gestion ISO 9001 (Qualité), ISO 14001 (Environnement) et ISO 45001 (Santé et sécurité au travail). Tous les produits ont passé des essais de type et des essais d'acceptation en usine dans des laboratoires autorisés, conformément aux normes internationales IEC 62271-100 et aux spécifications techniques du réseau électrique sud-africain.

03 Essais d'acceptation en usine (FAT)

Tous les 20 unités ont subi des essais d'acceptation en usine complets conformément aux normes IEC :

• Essai de tenue diélectrique : Essais de tenue à la fréquence industrielle pendant 1 minute (185 kV) et essais de tenue à l'impulsion de foudre (450 kV) passés sans rupture ni flashover.
• Essai de coupure de court-circuit : Coupure fiable vérifiée à 40 kA. Aucun réenclenchement ni érosion anormale n'a été observé. L'élévation de température et les performances mécaniques étaient pleinement conformes pendant la période de tenue courte de 4 secondes.
• Essai de fonctionnement mécanique : Des milliers d'opérations d'ouverture/fermeture ont été effectuées, garantissant que les caractéristiques de synchronisation, de rebond et de temporisation répondent aux exigences de conception.
• Essai d'étanchéité SF₆ : Taux de fuite annuel mesuré ≤ 0,5 %, bien supérieur aux limites standard, assurant un fonctionnement à long terme sans recharges fréquentes.
• Essai d'humidité SF₆ : Teneur en humidité ≤ 150 ppm(v), assurant une isolation stable et une performance d'extinction d'arc.
• Essai de résistance du circuit principal : Les valeurs de résistance étaient conformes, assurant que le circuit de 4000 A fonctionne sans surchauffe.

04 Emballage et expédition

L'équipement a utilisé une solution d'emballage d'exportation spécialisée. La cuve a été sécurisée dans des caisses en bois renforcées avec des matériaux absorbants de choc et un scellement imperméable à l'humidité. Cette conception protège contre le transport maritime et la logistique terrestre à longue distance en Afrique du Sud. Tous les composants et la documentation technique étaient clairement étiquetés pour assurer une arrivée intacte et une livraison en temps opportun.

05 Résumé de l'installation et de l'exploitation

5.1 Mise en œuvre de l'installation

L'équipe technique professionnelle de Rockwill a fourni un soutien sur site en Afrique du Sud :

• Guidance pour l'acceptation des fondations et l'inspection du système de mise à la terre.
• Supervision du levage, du positionnement, de l'alignement et de la fixation des unités DTCB.
• Remplissage de gaz SF₆, détection de fuites et tests d'humidité (0,5 MPa à 20°C).
• Réalisation du câblage secondaire, des tests d'isolation et de la mise en service des ouvertures/fermetures.
• Coordination de la mise en service du système de protection et de commande pour vérifier la logique et l'interverrouillage.
• Formation du personnel local à l'exploitation, à l'inspection et à la maintenance.

5.2 Retour d'exploitation

Depuis leur mise en service, les 20 unités de RHD-72.5-4000/40 fonctionnent de manière stable sans défaillance ni alarme anormale :

• Adaptation à l'environnement : La structure entièrement fermée s'adapte parfaitement aux températures élevées, à la poussière et à la pollution intense, offrant une grande fiabilité pour les opérations en extérieur.
• Capacité de charge : Le courant nominal de 4000 A répond aux besoins d'alimentation en haute puissance avec un contrôle excellent de la montée en température.
• Protection contre les défauts : Une capacité de coupure de 40 kA et un courant de tenue de crête de 100 kA fournissent une isolation fiable des défauts pour le réseau.
• Isolation supérieure : Les tensions de tenue de 185 kV en fréquence industrielle et 450 kV BIL répondent pleinement aux exigences d'isolation du réseau sud-africain, offrant une excellente protection contre la foudre.
• Efficacité de l'exploitation et de la maintenance : Un taux de fuite faible (≤ 0,5 %) réduit considérablement la charge de travail de maintenance.
• Stabilité du réseau : La fiabilité de l'alimentation électrique a considérablement augmenté, assurant une opération continue des charges industrielles et réduisant les interruptions de production.

Le projet a reçu une reconnaissance élevée de la part du client sud-africain et des autorités locales d'électricité, démontrant la force technique et la fiabilité de Rockwill sur le marché du réseau haut de gamme en Afrique.

06 Services d'exploitation et de maintenance tout au long du cycle de vie

Rockwill fournit un soutien d'exploitation et de maintenance (O&M) complet pour le projet, couvrant l'installation, la surveillance, les inspections régulières, l'évaluation de l'état, la résolution des problèmes, l'approvisionnement en pièces de rechange et la formation technique. Grâce à une gestion standardisée et en boucle fermée, nous assurons une opération sûre à long terme, prolongeons la durée de vie des équipements et réduisons le coût total de possession (TCO) pour les utilisateurs industriels sud-africains.

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