Innovation dans le domaine de la haute tension - Disjoncteurs à vide et isolation "Clean-Air" Dr.-Ing. Dirk Helbig, CTO High Voltage Products
←
→
Transcription du contenu de la page
Si votre navigateur ne rend pas la page correctement, lisez s'il vous plaît le contenu de la page ci-dessous
Innovation dans le domaine de la haute tension Disjoncteurs à vide et isolation «Clean-Air» Dr.-Ing. Dirk Helbig, CTO High Voltage Products Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved. siemens.ch
Le système de valeurs des exploitants de réseaux devient toujours plus complexe.
Exemple ewz: La sécurité de l’approvisionnement, l’innovation et la durabilité sont des valeurs de grande
importance pour les parties prenantes.
Des thèmes majeurs sont examinés annuellement par
des groupes de spécialistes internes et externes.
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 2 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
La gamme des produits haute tension – un portefeuille complet
pour la durabilité et la rentabilité
Installations de Disjoncteurs Sectionneurs et Parafoudres Transformateurs Bobines Traversées Isolateurs
distribution isolées sectionneurs de de mesure
au gaz mise à terre
• GIS 8VM1 • Live Tank SF6 & • Coupure centrale • AIS Porcelaine • Transfo. de courant • Bobine sèche Air • Traversée de • Isolateur en polymer
jusqu’à 72,5 kV Disjoncteur à vide AIS (Oil, SF6 & Air) Type Reactors transformateur pour les lignes de
• Pantographe • AIS Composite
• GIS 8VN1 • Dead Tank SF6 &
GIS (Ind. & Sensors)
• Line Traps
AC & DC transmission jusqu’à
• Semi-Pantographe • GIS (SF6 & Air) OIP, RIP, RIS 550 kV
jsuqu’à 145 kV Disjoncteur à vide • Transfo. de tension
• Bobine de
• Coupure verticale • HVDC AIS (Inductif • Traversée de mur
• Dead Tank suppression d’arc
Oil, SF6 & Air; Cap.) AC & DC
• GIS 8DN8 Compact / • Coupure latérale • FACTS
GIS (Ind. & RC-D.) • Limiteur de courant RIP
jusqu’à 170 kV Module hybride
• Double coupure • Distribution de défaut Super-
• Transfo. combiné • Traversée GIS
• GIS 8DN9 • Disjoncteur latérale conducteur
• Chemin de fer AIS (Oil, SF6 & Air) (SF6 & Air)
jusqu’à 245 kV débrochable
• Type genouillère
• Parafoudre de ligne • HVDC (RC-Div.) • Traversée de
• GIS 8DQ1 • Disjoncteur pour GIS
• Type V générateur
jusqu’à 550 kV • Produits capacitfs
RIP
• Sectionneur de terre
SF6 SF6 SF6 SF6 SF6
Zero CO2e Zero CO2e Zero CO2e Zero CO2e Zero CO2e Zero CO2e Zero CO2e Zero CO2e
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 3 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
Propriétés du SF6 et des gaz alternatifs
Le gaz idéal n‘existe pas
SF6 Clean Air Fluornitrile C5-Fluorkétone
Formule chimique SF6 N2 + O2 (79,5%/20,5%) (CF3)2CFCN (CF3)2CFC(O)CF3
Equivalent CO2 22.800 0 2.100 1
Point d‘ébullition (°Celsius) -64° < -183° -4,7° +26,9°
Mélange gaz
Vecteur du gaz Pure ou mélangé avec - 96% pour GIL 83% CO2 / 11% O2
N2, CF4 94% CO2 pour GIS
Equivalent CO2 ≤ 22.800 0 327…462 920 K (irréversib.) ~ 970 K (irréversib.)
SF6de
Produits -Alternativen
décomposition erfordern Aucune lors de conditions
Kompromissbereitschaft
Acide fluorhydrique, F-Nitril
im Vergleich [4]: HF, CO, COF2, CFSF
bestehenden 3CN, C-Anlagen
F CN, C2F6 C5-K. [6]: HF, CF4,
C F , C F O, C F , C F ,C HF 62 5
SO2, composants d‘exploitation normales (VIU) 2 6 5 10 3 8 4 10 3 7
C4F8, C4F6, C3F6, C2F3N, C2N2 in MS GIS mit Luft
sulfurés Lors d‘une panne: Ozone,
Caractéristique préférée Caractéristique compromis
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved. Stickoxide
Page 4 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
Technologie d’isolation Clean Air : Une plus-value pour l’exploitation,
l’environnement et un potentiel d’économie par rapport aux gaz F
Plus value pour l‘exploitation, l‘environnement et l‘économie Valeur Economie
Pas d’effet de serre potentiel: Global Warming Potential (GWP) = 0 + +
Pas de potentiel de destruction de l‘ozone: Ozone Depletion Potential (ODP) = 0 + +
Non toxique (pas d’effets toxicologiques connus: LC50, TLV-TWA, CMR): ventilation pas nécessaire + ++
Non inflammable: peu de frais pour la protection incendie + +
Très stable: monitoring de qualité de gaz ou échange de gaz pas nécessaire + ++
Point d’ébullition bas, pas de liquéfaction lors d’utilisation à basse température: bâtiment et chauffage
pas nécessaire + ++
Isolation Clean Air combinée avec des matériaux connus et testés: échange de pièces pas nécessaire + +
Isolation sans gaz à effet de serre fluoré (gaz F), isolation libre, peu exigeant en formation, transport,
installation, exploitation et recyclage + ++
Sans gaz C, sans risque de produits de décomposition C : surveillance du carbone ou échange de gaz
pas nécessaire + ++
Pas d’obligation de documenter ou d’informer: Pas de tâches de régulation des gaz F + +
Pas de coûts de compensation CO2 ni de risques au niveau d’impositions futures ou de frais de compensation + +
Pas de recyclage et pas de frais en fin de vie liés au gaz + +
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 5 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
Technologie de disjoncteurs à vide
Valeurs opérationnelles et environnementales
Plus de 40 ans d’expérience pratique dans la moyenne tension,
depuis 2010 dans la haute tension
Fiabilité élevée
en raison du disjoncteur à vide hermétiquement étanche, empêchant tout influence de
produits de décomposition
Haute performance
Convient parfaitement pour les applications de commutations fréquentes: Excellent
pouvoir de coupure sous courant nominal et courant de court-circuit pendant tout la durée
de vie du disjoncteur à vide, jusqu’à 30 coupures en court-circuit
Parfaitement adapté aux basses températures
Pas de liquéfaction du fluide de commutation
Pas de maintenance
Sans entretien grâce à la technologie “scellé à vie”, pas de coûts pour pièces de rechange
Pas d’émissions CO2e
Fluide de commutation (à vide) avec GWP=0;
pas émissions CO2e pendant la durée de fonctionnement, pas de maintenance ni de
recyclage
CO2 NEUTRAL
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 6 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
Historique de la technique de commutation sous-vide
Milestones technologiques
Mio
Pièces
5‘0
4‘0 Technologie
„à vide„ dans
la haute
3‘0 tension
2‘0
1‘0
Procédé „Queusot“ (aspiration) Technologie soudure par brasure intégrale
1970 1980 1990 2000 2010 2020
1971 2010 2016
Première production en • Plus de 45 années d‘expérience de production et Première Introduction de la
série des ampoules à vide d‘exploitation ampoule à vide gamme avec ampoules
• Plus de 5,5 mio d‘ampoules à vide livrées de 72,5 kV à vide jusqu‘à 145 kV :
Production en série
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 7 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
L’avenir de la technologie des appareils de commutation
haute tension de Siemens, une gamme d’appareillages neutres en CO2
Appareils haute tension AIS Appareils haute tension GIS
CO2 NEUTRAL Disjoncteurs Transfo de mesure
145 kV SAA blue
8VN1 blue
3AV1 blue SVA blue
SVAA blue
72,5 kV 8VM1 blue
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 8 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
Disjoncteurs 3AV1FG 72.5 kV
Données techniques
Propriétés du produit
• Premier Disjoncteur haute tension à ampoules à vide
• Sans entretien pendant 25 ans
• Commutations fréquentes aussi sans activités de service
Spécifications techniques
• Entraînement tripolaire
• Une unité de coupure sous vide par pôle
• Isolation diélectrique des colonnes polaires avec de „l‘air technique“
• Coupures de courant sur 2 périodes („2 cycles“)
• Tension assignée jusqu’à 72.5 kV
• Courant de service assigné jusqu’à 2500 A
• Pouvoir de coupure assigné en court-circuit jusqu’à 31.5 kA
• Fréquence assignée 50 Hz
• Domaine de température (température ambiante) de -30°C à +55°C
Types / Variantes
• Entraînement tripolaire (FG)
• Isolateurs en porcelaine
Certification
• IEC 62271-100 (2008)
Références
• Depuis 2010 des applications pilotes sont en service
• Plus de 6.500 coupures de courant
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 9 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
Expériences en exploitation 3AV1FG 72.5 kV Phase de clients pilotes pour le disjoncteur 72,5kV Quelques prototypes du disjoncteur type 3AV1FG 72.5kV sont installés dans le réseau européen afin d‘acquérir des expériences complémentaires en exploitation. Début de la phase de test : Août 2010 A ce jour, plus de 6500 coupures ont été effectuées avec succès. Ceci concerne autant les coupures de courant nominal que la maîtrise des courants de court- circuit. Les réactions des clients pilotes sont positives et aucune anomalie n’a été observée. Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved. Page 10 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
Disjoncteur 3AV1FG/FI 145 kV
Données techniques
Propriétés du produit
• Sans entretien pendant 25 ans
• Commutations fréquentes aussi sans activités de service
• Disponible pour des applications pilotes dès la fin 2017
Spécifications techniques
• Entraînement tripolaire
• Une unité de coupure sous vide par pôle
• Isolation diélectrique des colonnes polaires avec de „l‘air technique“
• Coupures de courant sur 2 périodes („2 cycles“)
• Tension assignée jusqu’à 145 kV
• Courant de service assigné jusqu’à 3150 A
• Pouvoir de coupure assigné en court-circuit jusqu’à 40 kA
• Fréquence assignée 50/60* Hz (*sur demande)
• Domaine de température (température ambiante) de -60°C à +55°C
Types / Variantes
• Entraînement tripolaire(FG); Entraînement unipolaire(FI)*
• Isolateurs en composite; Isolateurs en porcelaine*
Certification
• IEC 62271-100 (2012)
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved. * Sur demande
Page 11 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsTransformateurs de mesure dans la technologie Clean Air – Notre contribution pour une protection de l’environnement durable Un produit innovant et éprouvé 50 ans d’expérience – >40.000 transformateurs de mesure isolés au gaz livrés Certifiés pour les normes internationales en vigueur Disponible en AIS (Transformateur de courant, Transformateur de tension, Groupe combiné) et en GIS (Transformateur de courant, Transformateur de tension) Utilisation du concept éprouvé des transformateurs de mesure SF6 Caractéristiques de mesures de courant et tension identiques aux appareils conçus avec isolation au SF6 Adapté pour une application en basse température -50°C et moins Maintenance simple et utilisation conviviale Coûts d’exploitation et de maintenance: Aucun équipement particulier pour le traitement du gaz; aucun traitement de gaz sur la durée de vie CO2 NEUTRAL Pas de coûts liés à l’établissement de rapports durant l’exploitation et le recyclage: Pas de taxe pour SF6 ou gaz F, ni pour risque future. Pas de compensation ou futur risque pour une émission de CO2e. F-gaz : pas de coûts pour documentation ou rapports ni pour recyclage. Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved. Page 12 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
Transformateurs de mesure Portefeuille Blue
Feuille de route
420kV 420kV
VT Combi + CT
362kV
VT
Niveau de tension
245kV 245kV
VT Combi + CT
123 kV
GIS VT + CT 123kV
Combi + CT
CO2 NEUTRAL
72.5kV
Combi + CT + VT
2017 2018 2019 2020
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved. Année
Page 13 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsPremier disjoncteur Live Tank à vide 145 kV Clean Air et
Transformateur de courant et de tension Clean Air installés en Allemagne
Disjoncteur Live Tank à
coupure sous vide
Clean Air
3AV1 145 kV
Transformateurs
de courant et de
tension Clean Air
SVAA 145 kV
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 14 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsInstallations de distribution isolées au gaz
Gamme de produits: Technologie SF6 et coupure sous vide & Clean Air
Gamme de produits 8VM1 8VN1 8DN8 8DN9 8DQ1
CO2 NEUTRAL
420 kV
Tension assignée jusqu’à: 72.5 kV 145 kV 145 kV 170 kV 245 kV 420 kV 550 kV
(245 kV)
Courant de court-circuit 63 kA
25 kA 40 kA 40 kA 63 kA 50 kA 80 kA 63 kA
assigné jusqu’à : (80/90 kA)
Courant assigné 4000 A 6300 A 6300 A 5000 A
- 3150 A 3150 A 4000 A
du jeu de barres jusqu’à :
Courant assigné 1250 A 3150 A 3150 A 4000 A 4000 A 5000 A 5000 A 5000 A
de départ jusqu’à :
Sous vide Principe par auto-compression
Technologie de coupure
Technologie d‘isolation Air SF6
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 15 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsInstallation de distribution 8VM1 blue jusqu’à 72.5 kV / 25 kA Premières installations au Danemark Configurations d’installations de distribution pour éoliennes offshore disponibles Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved. Page 16 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
8VM1 – Les 4 premières travées livrées sont mises sous tension!
Nos premières travées 8VM1
blue GIS d’éoliennes offshore
livrées ont été mises sous
tension avec succès!
Depuis le 17.02.2018 , le parc
éolien est connecté et produit
de l’énergie.
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 17 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsInstallation de distribution isolée au gaz 8VN1 blue jusqu‘à 145 kV / 40 kA
Travée de départ
1 Armoire de commande intégrée
1 3 6 7 8 9
2 Disjoncteur à coupure sous vide
M M
3 Mécanisme d’entraînement à ressort - QZ 1 -QZ 2
avec unité de contrôle du disjoncteur
(commande tripolaire)
4 Jeu de barre I avec sectionneur et - Q0
sectionneur de terre
5 Jeu de barres II avec sectionneur et
- T1
sectionneur de terre
6 Transformateur de courant
M - QZ 9
7 Module de départ avec sectionneur et
sectionneur de terre
- T5
8 Transformateur de tension
9 Sectionneur de terre de départ (rapide) - Q8
10 Raccordement de câble -Z1
5 4 2 10
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 18 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsInstallation de distribution isolée au gaz 8VN1 blue GIS jusqu‘à 145 kV / 40 kA
Transformateurs de mesure à technologie conventionnelle / non conventionnelle
Transformateurs de mesure à technologie conventionnelle
Transfo de tension inductif (conv) (TP) Transfo de courant inductif (conv) (TI)
3.2 m
+
5.5 m
Transformateurs de mesure à technologie non conventionnelle (NCIT)
2.9 m
+ =
1x sondes de champ électrique 2x bobines de Rogowski pour Traversée en résine avec
3.7 m
Pour mesure tension mesure de courant redondante capteurs intégrés
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 19 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsInstallation de distribution isolée au gaz 8VN1 blue GIS jusqu‘à 145 kV / 40 kA
La technologie NCIT dans les installations de distribution: avantages pour le client
Design GIS compacte
Réduction de poids des transformateurs de mesure et de tension (de 1500 kg à 85 kg),
dimensions des travées réduites
Câblage simplifié avec une sécurité améliorée
Moins de câbles, pose simple, câbles plus fin, petits chemins de câbles, “low signal level“ pour une
exploitation et maintenance sûres
Taux d‘erreur réduit
Erreurs de câblage réduites car moins probables
Emission CO2 réduite 8VN1 blue GIS 145 kV
Transformateurs de courant et de mesure inductifs
NCIT sans gaz SF6 meilleure empreinte CO2 (lors d‘utilisation dans GIS SF6 ) (conventionnell)
Engineering, autorisation („Plaque signalétique“) et logistique simplifés
Seulement une variant hardware pour les mesures de courant et de tension
Configuration unique pas d‘autorisation supplémentaire (à un état initial du projet) nécessaire
Meilleur comportement des mesures
Avec une large plage dynamique, grâce à l‘absence de l‘effet de saturation dans les capteurs de
courant multifonctionnels, pas de pertes magnétiques et pas d‘effets de Ferrorésonnance
Sécurité améliorée
Minimisation du risque d’arc électrique interne grâce aux interfaces secondaires résistantes aux
chocs
8VN1 blue GIS 145 kV
Capteurs de courant et de tension non conventionnels (NCIT)
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 20 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsPortefeuille Siemens neutre en CO2 : Feuille de route des qualifications
Nous vous soutenons dans la réalisation de vos objectifs de développement
durable
Installation de distribution Transfo. de mesure Disjoncteur 145 kV Installation de distribution
72.5 kV isolée au gaz extérieur 145 kV extérieur 145 kV isolée au gaz CO2 NEUTRAL
SAA blue 3AV1
SVA blue Live Tank
8VM1 blue SVAA blue blue 8VN1 blue
2017 2018
L’objectif: Qualification de produits neutres en CO2 pour les clients ayant des objectifs de développement durable
145 kV Transfo. mesure ext. 145 kV Disjoncteur ext. 3AV1 blue
SAVA blue
145 kV GIS 8VN1 blue
72,5 kV GIS 8VM1 blue pour éolienne
245 kV Transfo de mesure ext. SAA / SVAA blue
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 21 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsRésumé: Le portefeuille blue est conçu pour aider les exploitants de réseau à mettre en oeuvre une stratégie commerciale durable. Disponibilité: Disponibilité augmentée grâce à une technologie “scellé à vie” avec une entretien minimisé. Durabilité: Empreinte CO2 et fuite de SF6 nulles grâce à la technologie à vide et Clean Air Santé et Sécurité: Normes poussées et exploitation facilitée grâce aux technologies à vide et Clean Air Rentabillité: Réduction des coûts grâce aux technologies à vide “scellé à vie“ et Clean Air Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved. Page 22 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage Products
Merci beaucoup pour votre attention !
Dr.-Ing. Dirk Helbig
CTO High Voltage Products
E-Mail:
dirk.helbig@siemens.com
siemens.ch/kundentag
Unrestricted © Siemens Suisse SA 2018. All rights reserved.
Page 23 23.05.2018 Dr.-Ing. Dirk Helbig / High Voltage ProductsVous pouvez aussi lire
