Demande R-3520-2003 Étude sur le choix de remplacement versus la remise à neuf (Disjoncteur pneumatique type PK à 735 kv) 19 décembre 2003 Original : 2004-03-17 HQT-4, Document 5.1 (En liasse)
Étude sur le choix de remplacement versus la remise à neuf (Disjoncteur pneumatique type PK à 735 kv) Unité Appareillage de Transport, Direction ESTT 19 décembre 2003 Responsable : Stéphane Proulx, ing.
Présentation 1. Étude du parc 2. Évaluation globale comparative 3. Recommandations 2
1.0 Étude du parc des PK à 735kV 267 PK à 735kV sont en service à TransÉnergie. PK+PKV occupent 76% du parc des disj. 735kV. L'âge moyen des PK à 735kV est de 26 ans. RAN des PK à 735kV 1994-95, 28 RAN, cadre du Programme AFRT 1996-99, moyenne de 6 RAN par année 2000, 21 RAN (8% du parc) 2001, 15 RAN (6% du parc) 2002, 19 RAN (7% du parc) 2003, 15 RAN planifiées (6% du parc) Total de 122 RAN (réalisées + planifiées) de 1994 à 2003 3
1.1 Répartition du parc et avancement des RAN des PK à 735kV (1994-2002) Est, 82, 31% 24 RAN, 29% 50 RAN, 24 RAN, 43% 29% 16 RAN, 44% Ouest, 36, 13% Sud, 33, 12% 17 RAN, 53% 50 RAN, 43% Nord, 117, 44% 4
1.2 Évolution des PK à 735kV en service à TransÉnergie (avec projection 25 ans d'âge) 39 36 33 30 27 24 21 18 15 12 9 6 3 0 Volet Manic, phase Churchill Volet Baie- James, corridor ouest Volet Baie- James, corridor est 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 Années Nombre en service Nombre RAN 5 Nombre de disjoncteurs
300 1.3 Courbes cumulatives des RAN et des disjoncteurs avec 25 ans d'âge 267 Nbre de disj. 107 275 250 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 Projection des futures RAN évaluées à 15 RAN / année. Courbe cumulative des disjoncteurs avec 25 ans d'âge. Courbe cumulative des 107 RAN réalisées de 1994 à 2002. 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Années Constat : Rythme adéquat des RAN en considération du vieillissement du parc. 6
1.4 Position d'exploitation des PK à 735kV et nombre d'opérations en moyenne par année (de janvier 1999 à octobre 2003) Position d'exploitation Nombre de PK-735kV Nb. d'opérations en moyenne par année Ligne 122 31 Barre 75 11 Inductance 58 86 Parafoudre (sacrificiel) 12 4 Total 267 7
1.5 Nombre d'opérations en moyenne par année des disjoncteurs PK à 735kV (de janvier 1999 à octobre 2003) Nombre d'appareil PK 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 26 appareils 1-10 11-20 21-50 51-100 101-327 Nombre d'opérations moyen annuel Barre Inductance Ligne Parafoudre 8
2. Évaluation globale comparative Option 1 Option 2 Remise à neuf du disjoncteur Remplacement par un disjoncteur neuf au SF6 à commande à ressorts (GL d'alstom ou HPL d'abb) 9
2.1 Pondération des paramètres de décision Paramètre Pondération (%) 1 Coût d'acquisition, d'installation et de MER et vie utile Disponibilité (fiabilité, maintenabilité, expertise) Coût de maintenance préventive et corrective Sécurité Environnement 55 20 5 15 5 Note 1 : Pondération empirique établie en consensus à DESTT et entérinée par les représentants des unités Plans et analyses (Comité Pérennité Appareillage). 10
2.2 Coûts d'acquisition, d'installation, de MER et de vie utile (55%) Comparaison PK RAN Remplacement par SF6 Neuf Coût moyen 900k$ 1 1700k$ (incluant l'ingénierie) Durée de vie estimée 30 ans 35 ans 2 COTE 3 10 / 10 5.6 / 10 Note 1 : N'inclut pas des coûts de renforcement sismique (100-150k$ additionnels) qui peuvent être requis pour certains appareils dans des zones sismiques élevées. Essais à venir. Note 2 : Durée de vie technique estimée des nouveaux disjoncteurs SF6 neufs (CIGRE 23-101 1994) Note 3 : Basée selon une grille d'analyse actualisée sur 35 ans. 11
2.3 Disponibilité [fiabilité, «maintenabilité», expertise] (20%) Comparaison PK RAN Remplacement par SF6 Neuf Nombre de composants Endurance électrique 1 Fiabilité du mécanisme «Maintenabilité» Expertise interne Expertise externe/pièces 24 chambres de coupure Moyenne Moyenne Moyenne Élevée Moyenne 12 chambres de coupure Supérieure Supérieure Moyenne Moyenne Élevée COTE 3.3 / 10 8.3 / 10 Note 1 : Capacité de coupure 12
2.4 Coût de maintenance préventive et corrective (5%) Comparaison PK RAN Remplacement par SF6 Neuf Coût annuel moyen de la maintenance par appareil 3000 $ 900 $ 1 COTE 3.3 / 10 10 / 10 Note 1 : Coût de la maintenance basé sur un disjoncteur SF6 représentatif en service à TransÉnergie (HGF à commande à ressorts) 13
2.5 Sécurité (15%) Comparaison PK RAN Remplacement par SF6 Neuf Pression de gaz Projection de pìèces Niveau de bruit d'impact dans le poste Possibilité isolateur en composite 450 psi (32 bars) Violente - Très élevé surtout à l'ouverture - Non envisageable économiquement 90 psi (6 bars) Moins violente Faible -Envisageable COTE 0 / 10 10 / 10 14
2.6 Environnement (5%) Comparaison PK RAN Remplacement par SF6 Neuf Niveau de bruit à la limite de la propriété Élevé surtout à l'ouverture Faible Effet potentiel des fuites sur l'effet de serre Sans conséquence Impact mineur, toutefois le SF6 doit être contrôlé COTE 5 / 10 5 / 10 15
2.7 BILAN Paramètre Pond. PK RAN SF6 neuf Cote Pond. Cote Pond. Coût d'acquisition, d'installation et de MER et vie utile 55% 10 550 5.6 308 Disponibilité (fiabilité, maintenabilité, expertise) 20% 3.3 66 8.3 166 Coût de maintenance préventive et corrective 5% 3.3 16 10 50 Sécurité 15% 0 0 10 150 Environnement 5% 5 25 5 25 Total 100% 657 699 16
3. Orientation proposée L'évaluation globale montre que les deux options sont pratiquement équivalentes. Même si la RAN des PK est une bonne solution, nous proposons le remplacement progressif d'une partie du parc des PK par des SF6. 17
3. Orientation proposée (suite) Autres avantages du remplacement des PK par des SF6 : 1. Meilleure fiabilité et endurance mécanique Par exemple, les disjoncteurs d'inductance manoeuvrent beaucoup et chaque manœuvre occasionne une contrainte diélectrique élevée. 33 disjoncteurs d'inductance "potentiels" à remplacer. 18
3. Orientation proposée (suite) Autres avantages du remplacement des PK par des SF6 : 2. Augmenter la diversification du parc des disjoncteurs PK. Seuil minimal de diversification recommandé de 25% dans les postes; dans huit postes n'ayant pas ce seuil minimal, il y a 17 disjoncteurs "potentiels" à remplacer. Les disjoncteurs installés sur des axes stratégiques, par exemple la ligne Manic-Lévis-Boucherville; nombre de disjoncteurs à remplacer à déterminer. 19
3. Orientation proposée (suite) Autres avantages du remplacement des PK par des SF6 : 3. Disponibilité de la main d'oeuvre. Puisque la charge de travail de remplacement est plus faible que celle de RAN, le remplacement favorise la disponibilité des ressources pour d'autres tâches de maintenance. 4. Réduction des coûts de maintenance si on enlève un système d'air comprimé dans certains postes. 20
3.2 Investissements proposés ($ 2003) RAN seulement Scénario de remplacement conservateur Scénario de remplacement modéré Scénario de remplacement ambitieux 15 RAN / année 9 RAN + 7 RAN + 5 RAN + 6 remplacements 8 remplacements 10 remplacements Investissement annuel de 13,5M$ Investissement annuel de 18,5M$ Investissement annuel de 20,0M$ Investissement annuel de 21,5M$ 13,5 M$/an + 5 M$/an + 6,5 M$/an + 8 M$/an 21
3.2 Investissements proposés ($ 2003) (Scénario B : 15 RAN /an + remplacements) RAN seulement Scénario de remplacement conservateur Scénario de remplacement modéré Scénario de remplacement ambitieux 15 RAN / année 15 RAN + 15 RAN + 15 RAN + 6 remplacements 8 remplacements 10 remplacements Total = 15 disj. Total = 21 disj. Total = 23 disj. Total = 25 disj. Investissement annuel de 13,5M$ Investissement annuel de 23,7M$ Investissement annuel de 27,1M$ Investissement annuel de 30,5M$ 13,5 M$/an +10,2 M$/an + 13,6 M$/an + 17 M$/an 22