4.1 transformateur T1 usine boali 2

EDF POLE INDUSTRIE
DIVISION PRODUCTION INGENIERIE HYDRAULIQUE
CENTRE D’INGENIERIE HYDRAULIQUE
Projet : Sécurisation des ouvrages BOALI 1 et 2 – République Centrafricaine - ENERCA.
.
Titre :
I H
Rapport d’expertise des transformateurs d’évacuation d’énergie des
centrales de BOALI 1 & BOALI 2.
BOAL-AMOA
EXPERTISE
A
00001
BPE
Résumé :
Ce document résume les expertises visuelles réalisées sur les transformateurs d’évacuation d’énergie des
ouvrages de production Hydroélectrique de Boali 1 & Boali 2.
Ind. (Objet de la révision) :
Rédaction
Vérification
nom / date
sign
Approbation
nom / date
sign
nom / date
C.VERN
H.DUMAS
D.PASCHINI
11/05/2009
12/05/2009
13/05/2009
Code Concerto
:
Classement
:
Accessibilité

Note Technique

Seul le destinataire du document peut en prendre connaissance
x
Restreint
E.D.F.

de
Classification(Cf. procédure IH.*.*.3506)
Catégorie 1
Document ne pouvant sortir d’EDF sans lettre ou bordereau
d'envoi du service émetteur
Catégorie 2
Document interne non diffusable à l'extérieur sans l’accord du
Chef de Service
Catégorie 3
Document public
Libre
Compte Rendu X
Note
calcul

Confidentiel
COPYRIGHT EDF 2000
E124/018961/E3HOF-AFO
sign.
X
Catégorie 4


EDF - CIH - SERVICES DE TOULOUSE
11,Rue Michel Labrousse BP1314 - 31106 TOULOUSE CEDEX01
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Centre d’Ingénierie Hydraulique
Savoie-Technolac - 73373 Le Bourget-du-Lac Cedex Siret 552 081 317 30577 -
Tél. 04.79.60.60.60
Fax 04.79.60.61.61 -
Nbre Annexes : 1
IH.BOAL-AMOA.EXPERTISE.00001 /A
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SOMMAIRE
1
1.1
1.2
2
2.1
2.2
REFORMULATION DU BESOIN ............................................................................................................... 3
BESOINS ..................................................................................................................................................... 3
PARTICIPANTS A LA MISSION ............................................................................................................... 3
DESCRIPTION DE L’AMENAGEMENT .................................................................................................. 3
DONNEES GENERALES SUR LE RESEAU ELECTRIQUE DE TRANSPORT.............................................................. 3
BOALI2 ....................................................................................................................................................... 3
3
INTRODUCTION .......................................................................................................................................... 4
4
EXPERTISE DES TROIS TRANSFORMATEURS................................................................................... 4
4.1
TRANSFORMATEUR T1 USINE BOALI 2 ........................................................................................................... 4
4.1.1
caractéristiques T1 ........................................................................................................................ 4
4.1.2
relevés d’expertise visuelle ............................................................................................................ 4
4.1.3
dossier photographique ................................................................................................................. 5
4.1.4
analyse physico-chimique .............................................................................................................. 6
4.1.5
conclusion ...................................................................................................................................... 6
4.2
TRANSFORMATEUR TR USINE BOALI 2........................................................................................................... 7
4.2.1
caractéristiques TR ........................................................................................................................ 7
4.2.2
relevés d’expertise visuelle ............................................................................................................ 7
4.2.3
dossier photographique ................................................................................................................. 7
4.2.4
analyse physico-chimique .............................................................................................................. 8
4.2.5
conclusion ...................................................................................................................................... 8
4.3
TRANSFORMATEUR T1 USINE BOALI 1 ......................................................................................................... 10
4.3.1
caractéristiques T1 ...................................................................................................................... 10
4.3.2
relevés d’expertise visuelle .......................................................................................................... 10
4.3.3
dossier photographique ............................................................................................................... 10
4.3.4
analyse physico-chimique ............................................................................................................ 11
4.3.5
conclusion .................................................................................................................................... 12
5
5.1
5.2
5.3
5.4
PRECONISATION INGENIERIE CONSEIL .......................................................................................... 12
RECOMMANDATIONS ................................................................................................................................... 12
STRATEGIE DE PERMUTATION ...................................................................................................................... 12
PLANNING TRAVAUX DE MAINTENANCE ...................................................................................................... 13
PRECAUTION ENVIRONNEMENTALE ............................................................................................................. 13
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1.1
REFORMULATION DU BESOIN
BESOINS
Ces expertises visuelles ont été inscrites dans le cadre des missions de 2009 afin d’établir
un programme de maintenance sur les trois transformateurs d’évacuation d’énergie des
centrales hydroélectriques des aménagements de Boali 1 & Boali 2.
Ces expertises ont pour objectif d’analyser (au travers d’un diagnostic), proposer et mettre en
œuvre s’il y a lieu des solutions nécessaires à court et moyen termes sur l’outil de
production électrique. Ceci, dans l’optique de le sécuriser et le fiabiliser.
1.2
PARTICIPANTS A LA MISSION
MM. Samuel TOZOUI, Louis Marie SONGUELE, Olivier MEVALAII, Levy DAKABONA, Jean-Claude
(chef usine Boali1) pour ENERCA.
MM. Christian RONGEAT & Christophe VERN pour EDF CIH.
2
2.1
DESCRIPTION DE L’AMENAGEMENT
DONNEES GENERALES SUR LE RESEAU ELECTRIQUE DE TRANSPORT
La République Centre Africaine dispose de moyens de production d’électricité limités. La
majeure partie de l’électricité est produite par des centrales hydroélectrique.
Actuellement, ces usines sont Boali 2 (8.5 MW) et Boali 1 (10MW).
Ces ouvrages se trouvent géographiquement à 90 kilomètres environ de la capitale Bangui,
principale consommatrice d’énergie.
Par ailleurs, il existe des moyens de productions thermiques situés dans la capitale (5 MW).
Deux lignes de transport de 80 kilomètres environ relient les usines hydrauliques aux deux
postes HTB Bangui A et Bangui B.
La ligne Baoli 1-Baoli 2-Bangui B est dimensionnée pour une tension d ‘exploitation de 110
kV pour un transit nominal de 35 MW, érigée en 1976. Cependant cet ouvrage est exploité
actuellement en 63 kV.
La ligne Baoli 1-Bangui B a été construite en 1952 pour une tension d ‘exploitation de 63
kV pour un transit nominal de 15 MW.
Les usines de Boali 1 et Boali 2 font partie d’un ensemble d’usines construites sur la rivière
M’BALI, affluent de l’OUBANGUI dans la région de BOALI au Nord- Est de la ville de
BANGUI. Cette rivière présente des caractéristiques hydrauliques intéressantes. Cette
région est le berceau et le centre de l’ensemble de la production hydraulique de la
République Centrafricaine.
Au droit des chutes de BOALI, le premier aménagement, BOALI 1, a été mis en service en
1955 (G1 et G2), complété par la mise en service des groupes 3 & 4 en 1964 et du dernier
groupe (G5) en 1969. La puissance de l’aménagement est de 8 750kW.
En amont de BOALI 1, il a été construit en 1972 la première tranche de BOALI 2 (2x5 MW).
Il reste la possibilité d’équiper une 2ème tranche identique.
Enfin, en amont de BOALI 2, il a été exécuté en 1990 le barrage de BOALI 3. L’exploitation
de la retenue de Boali 3, depuis 1991, a permis d’augmenter de façon très significative, le
productible de Boali 1 et Boali 2.
2.2
BOALI2
La centrale hydroélectrique de BOALI 2 est composée de 2 groupes de type multiples,
associés respectivement à une turbine Francis verticale de 5 MW et mises en service en
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1975. Les alternateurs N°1 & N°2 ont une puissance apparente respective de 5,5 MVA et
évacue l’énergie via le réseau 63 kV depuis le poste HTB.
La production nette de cet aménagement en 2007 a été de 80,0 GWh. A lui seul, il
représente 60% de la production du pays.
3
INTRODUCTION
En sus des expertises visuelles et afin de connaître plus précisément l’état de ces trois
appareils, nous avons procédé, lors de notre mission du mois de décembre 2008, à des
prélèvements d’échantillons d’huile.
Au travers de l’interprétation des résultats physico-chimique de ces prélèvements, nous
devrions avoir une idée plus exhaustive de l’état intrinsèque de chaque transformateur.
4
4.1
EXPERTISE DES TROIS TRANSFORMATEURS
TRANSFORMATEUR T1 USINE BOALI 2
4.1.1 CARACTERISTIQUES T1
BOALI 2
T1
Constructeur
ENERGOINVEST
Année
1975
Type
NT 11000 –120/60 – 5,5
Nb phases
3 Ph
N° de série
33460
F
50 Hz
Puissance
11 000 kVA
Classe isolement
A
Tension
5500 V
Intensité
1 154 A
Ucc %
9,07
m
11,455
Réfrigération
ONAN
Spécification
CEI 76
Masse totale
38 000 Kg
Masse partie active
15 400 Kg
Masse huile
12 500 Kg
CPHT
oui
Niveau isolement
123 / 72,5 / 7,2
Couplage
YNd11
4.1.2 RELEVES D’EXPERTISE VISUELLE
Nous avons mené cette expertise conjointement avec les exploitants Enerca de la centrale
de Boali 2 et nous constatons visuellement les points suivants :
 Fuite sur l’ensemble des joints des éléments de radiateur (partie
supérieure et inférieure).
 Fuite au niveau des joints des plaques de trappes de visite.
 Fuite au niveau du joint de cuve.
 Fuite au niveau des joints d’embase des bornes HTA.
 Fuite au niveau du joint supérieur de la borne HTA c.
 Produit de déhumidification (Silicagel) usagé.
Nota : Les fuites importantes de ce transformateur amène l’exploitant à réaliser
régulièrement des appoints d’huile. Aucune précaution particulière n’est prise et ce rajout
annuel s’élève à plus de 500 litres.
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4.1.3 DOSSIER PHOTOGRAPHIQUE
Photographie n° 1 :
Vue générale Transformateur T1.
Photographie n° 2 :
Vue de dessus.
Fuite huile joint de couvercle et joints de bornes
Photographie n° 3 :
Vue latérale gauche.
Photographie n° 4 :
Vue latérale droite.
Coulures d’huile
Photographie n° 5 :
Vue arrière.
Photographie n° 6 :
Vue dessus.
Fuite huile joint de trappes visite
Coulures d’huile
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Photographie n° 7 :
Vue arrière.
Photographie n° 8 :
Vue Borne HTA c.
Fuite importante d’huile
4.1.4 ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE
Les propriétés physico-chimiques de l’huile sont conformes aux recommandations se
trouvant dans les normes. L’indice d’acidité est correct et il n’existe pas de phénomènes de
dégradation significative des isolants solides. Cependant, il est à noter une légère teneur en
eau qui s’élève à 14,83 ppm ramené à 20°C caractéristique d’une huile légèrement hydratée.
La tension disruptive (de claquage) est très faible et semble être la cause de la combinaison
de plusieurs facteurs comme la présence d’eau et de particules. Il est à noter l’absence de
traces de souffre corrosif symptomatique et de PCB. L’analyse des gaz dissous ne révèle
aucune anomalie ainsi que les dérivées furaniques.
4.1.5 CONCLUSION
Au regard des constations visuelles et de l’interprétation des résultats d’analyse physico
chimique, ce transformateur devrait subir une intervention de maintenance lourde.
Ces travaux consistent :
 au remplacement de la borne HTA c (si nécessaire),
 au remplacement des joints :
 d’embase des bornes HTA et HTB,
 des trappes de visite,
 du joint de cuve,
 des vannes isolement des radiateurs,
 du relais Buchholz,
 des diverses vannes.
 Au nettoyage du conservateur,
 Au traitement de la charge d’huile et à la filtration,
 Au contrôle du fonctionnement des motoventilateurs.
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4.2
TRANSFORMATEUR TR USINE BOALI 2
4.2.1 CARACTERISTIQUES TR
BOALI 2
Constructeur
T1
ALSTOM-SAVOISIENNE
Type
N° de série
H 68360 – 01
Année
1983
Nb phases
3 Ph
F
50 Hz
Puissance
11 000 kVA
Classe isolement
Tension
5500 V
Intensité
1 155 A
Ucc %
9
m
11,636
Réfrigération
ONAN
Spécification
CEI 76
Masse totale
29 000 Kg
Masse partie active
22 500 Kg
Masse huile
10 000 Kg
CPHT
oui
Niveau isolement
140 / 38 / 22
Couplage
YNd11
4.2.2 RELEVES D’EXPERTISE VISUELLE
Nous avons mené cette expertise conjointement avec les exploitants Enerca de la centrale
de Boali 2 et nous constatons visuellement les points suivants :
 Aucune fuite sur l’ensemble des joints des éléments de radiateur (partie
supérieure et inférieure).
 Aucune fuite au niveau des joints des plaques de trappes de visite.
 Aucune fuite au niveau du joint de cuve.
 Aucune fuite au niveau des joints d’embase des bornes HTA et HTB.
 Thermostat de relevés de température Hors Service (à remplacer).
Nota : Cet appareil est stocké à l’extérieur de la centrale de Boali 2. Depuis, il n’a reçu ni
entretien particulier, ni contrôle de son diélectrique, ni essais électriques.
Caractéristiques Bornes HTB :
TR
BOALI 2
Constructeur
ASEA
Année
1983
Catégorie
LF 123061 – A
N° Serie
170202
In
800 A
U
123 Kv
4.2.3 DOSSIER PHOTOGRAPHIQUE
Photographie n° 9 :
Vue générale Transformateur TR.
Photographie n° 10 :
Vue de dessus.
Borne HTA en bon état
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Photographie n° 11 :
Sonde température HS.
Photographie n° 12 :
Vue plaque signalétique.
Photographie n° 13 :
Vue Borne point neutre.
Photographie n° 14 :
Vue plaque indicatrice de couplage.
4.2.4 ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE
Les propriétés physico-chimiques de l’huile sont conformes aux recommandations se
trouvant dans les normes. L’indice d’acidité est correct et il n’existe pas de phénomènes de
dégradation significative des isolants solides. Cependant, il est à noter une importante
teneur en eau qui s’élève à 47 ppm ramené à 20°C caractéristique d’une huile hydratée. La
tension disruptive (de claquage) est très faible et semble être la cause de la combinaison de
plusieurs facteurs comme la présence d’eau et de particules. Il est à noter l’absence de
traces de souffre corrosif symptomatique et de PCB. L’analyse des gaz dissous ne révèle
aucune anomalie ainsi que les dérivées furaniques.
4.2.5 CONCLUSION
Au regard des constations visuelles et de l’interprétation des résultats d’analyse physico
chimique, ce transformateur devrait subir une intervention de maintenance avant toute
utilisation.
Ces travaux consistent :
 au remplacement du thermostat de température,
 au contrôle de l’ensemble des joints et remplacement si nécessaire
 essais électriques :
 isolement HTA/HTB ;
 HTA/masse ;
 HTB/masse ;
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 Couplage et rapport de transformation ;
 Fonctionnement des sondes de température.
 Traitement de la charge d’huile afin d’extraire le maximum d’eau contenue
dans l’huile et la matière cellulosique (papier et carton) et d’éliminer les
différents particules.
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4.3
TRANSFORMATEUR T1 USINE BOALI 1
4.3.1 CARACTERISTIQUES T1
BOALI 2
T1
Constructeur
ENERGOINVEST
Année
1975
Type
NT 11000 –120/60 – 5,5
Nb phases
3 Ph
N° de série
33460
F
50 Hz
Puissance
11 000 kVA
Classe isolement
A
Tension
5500 V
Intensité
1 154 A
Ucc %
9,07
m
11,455
Réfrigération
ONAN
Spécification
CEI 76
Masse totale
38 000 Kg
Masse partie active
15 400 Kg
Masse huile
12 500 Kg
CPHT
oui
Niveau isolement
123 / 72,5 / 7,2
Couplage
YNd11
4.3.2 RELEVES D’EXPERTISE VISUELLE
Nous avons mené cette expertise conjointement avec les exploitants Enerca de la centrale
de Boali 1 et nous constatons visuellement les points suivants :
 Fuite sur l’ensemble des joints des éléments de radiateur (partie
supérieure et inférieure) ;
 Fuite au niveau des joints des plaques de trappes de visite ;
 Fuite très importante au niveau du joint de cuve ;
 Fuite importante au niveau du joint du CPHT ;
 Fuite au niveau des joints d’embase des bornes HTA ;
 Bornes HTA cassées ;.
 Produit de déhumidification (Silicagel) usagé.
Nota : Les fuites importantes de ce transformateur amène l’exploitant à réaliser
régulièrement des appoints d’huile. Aucune précaution particulière n’est prise et ce rajout
annuel s’élève à plus de 800 litres. De plus, cet appareil a été le siège d’incendie (coté bornes
HTA) à plusieurs reprises lors de chocs de foudre. Il est donc probable que les enroulements
internes de l’appareil aient subi des efforts électrodynamiques élevés voire des désordres.
4.3.3 DOSSIER PHOTOGRAPHIQUE
Photographie n° 15 :
Vue générale Transformateur T1.
Photographie n° 16 :
Vue de dessus.
Fuite huile joint de couvercle et joints de bornes
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Photographie n° 17 :
Vue dessus coté CPHT.
Photographie n° 18 :
Vue de dessus.
Fuite joint CPHT
Photographie n° 19 :
Vue de dessus.
Protection entre phases provisoire
Photographie n° 21 :
Vue arrière Bornes HTA.
Photographie n° 20 :
Vue dessus.
Fuite importante joint de couvercle
Photographie n° 22 :
Vue Borne HTA HS.
Isolateur cassé sur les 2 jupes
Ensemble des isolateurs cassés
4.3.4 ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE
Les propriétés physico-chimiques de l’huile sont conformes aux recommandations se
trouvant dans les normes. L’indice d’acidité est correct et il n’existe pas de phénomènes de
dégradation significative des isolants solides. Cependant, il est à noter une légère teneur en
eau qui s’élève à 17 ppm ramené à 20°C caractéristique d’une huile légèrement hydratée. La
tension disruptive (de claquage) est très faible et semble être la cause de la combinaison de
plusieurs facteurs comme la présence d’eau et de particules. Il est à noter l’absence de
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traces de souffre corrosif symptomatique et de PCB. L’analyse des gaz dissous ne révèle
aucune anomalie ainsi que les dérivées furaniques.
4.3.5 CONCLUSION
Au regard des constations visuelles et de l’interprétation des résultats d’analyse physicochimique, ce transformateur devrait subir une intervention de maintenance lourde.
Ces travaux consistent :
 au remplacement de toutes les bornes HTA ;
 essai électrique avant décuvage ;
 à un décuvage de la partie active pour :
 inspection visuelle des enroulements ;
 essai électrique ;
 nettoyage de la cuve
 au remplacement des joints :
 d’embase des bornes HTA et HTB,
 des trappes de visite,
 du joint de cuve,
 des vannes isolement des radiateurs,
 du relais Buchholz,
 des diverses vannes.
 Au nettoyage du conservateur,
 Au traitement de la charge d’huile,
 Au contrôle du fonctionnement des motoventilateurs.
5
5.1
PRECONISATION INGENIERIE CONSEIL
RECOMMANDATIONS
Au vu des inspections et analyses relatées dans les paragraphes ci-dessus, du contexte
spécifique, du mode d’exploitation, nous vous proposons d’élaborer une stratégie de
maintenance à court et moyen terme sur les transformateurs actuels. Nous sommes
particulièrement préoccupés par les résultats sur les tensions disruptives qui sont
particulièrement bas. Quant au transformateur de Boali 1, de part les avaries subies, les
analyses et inspection visuelle, son état général est jugé comme inquiétant.
5.2
STRATEGIE DE PERMUTATION
Nous vous proposons :
1. dans un premier temps de permuter le TR en lieu et place du T1B2 de Boali 2 ;
2. dans un deuxième temps de transporter le T1B2 de Boali 2 vers Boali 1 et de
permuter ;
3. dans un troisième temps de permuter le TR avec un transformateur neuf (TN) mis
en place à Boali 2 ;
4. dans un quatrième temps d’effectuer des travaux de maintenance lourde sur T1
Boali 1 pour le stocker comme une réserve.
Cette stratégie a pour objectif de permettre à la centrale de Boali 2 de se doter d’un outil de
production en adéquation avec les travaux de remise à niveaux et de disposer d’un appareil
de rechange.
D’améliorer et de sécuriser cette unité de production avec le T1B2 remis à niveau, en la
dotant de 2 transformateurs interchangeables par le biais d’un appareil de rechange T1B1
(remis en conditions opérationnelles).
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5.3
PLANNING TRAVAUX DE MAINTENANCE
I. Par conséquent, nous vous recommandons d’effectuer en premier lieu les travaux
sur le TR et un traitement de sa charge d’huile.
II. Travaux liés au T1B2 avant son transport et traitement charge huile sur Boali 1 avant
permutation.
III. Travaux liés au T1B1 après la permutation à Boali 1.
5.4
PRECAUTION ENVIRONNEMENTALE
Pour toutes interventions sur les transformateurs, il est recommandé aux agents ENERCA
d’être dotés des équipements de protection individuelle (gants, chaussures sécurité, lunettes, bleu
de travail,…) et de disposer des kits d’absorption (boudins, feuilles, sacs, gants,….°). Les
interventions doivent être préparées afin d’analyser les risques de pollution et anticiper les
solutions palliatives adaptées à chaque risque (ex : bac de rétention).
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