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Aug 12, 2023

Défauts des câbles de production d’énergie d’Austin Energy

Entre 2022 et 2023, le Centre énergétique Sand Hill a rencontré deux défauts graves de câblage, dont l’un a entraîné un défaut d’arc. Ces surprises ont conduit l'équipe à envisager des inspections et

Entre 2022 et 2023, le Centre énergétique Sand Hill a rencontré deux défauts graves de câblage, dont l’un a entraîné un défaut d’arc. Ces surprises ont conduit l'équipe à envisager des inspections et des tests qui n'avaient pas été envisagés auparavant. Heureusement, personne n’a été blessé, mais c’était deux quasi-accidents de trop.

Sand Hill Energy Center est une installation de production d'électricité d'Austin Energy située à Del Valle, au Texas. Le centre est une centrale d'environ 600 MW, avec la moitié de sa capacité dans une unité à cycle combiné et l'autre moitié dans six turbines à gaz LM6000. Parmi ces six dernières, quatre faisaient partie de l’usine d’origine remontant à 2000, tandis que les deux autres ont été ajoutées en 2010.

En août 2022, les opérations de l’usine ont reçu une série d’alarmes inattendues, indiquant le fonctionnement des relais de protection. Lors de l'inspection, un câble d'alimentation de 4 160 V vers un bâtiment éloigné présentait des signes d'arc électrique. Il y avait des indications significatives à l'intérieur de l'armoire selon lesquelles un arc s'était produit (Figure 1). Le signe le plus visible était une petite ouverture dans un câble avec du cuivre partiellement scories visible.

1. Siège du défaut d'arc. Avec l'aimable autorisation de : Austin Energy

Les câbles de cette alimentation descendent dans un trou d'homme et passent par un conduit jusqu'au bâtiment distant. Le trou d'homme s'est avéré rempli d'eau, plus haut que le niveau des conduits. Il n'était pas habituel de pomper l'eau avant cet événement, mais le personnel d'exploitation a pompé le trou d'égout après l'événement. Il est de notoriété publique dans l’industrie électrique que les regards, les rangées de conduits et les conduits souterrains se remplissent fréquemment d’eau ; ce n'est normalement pas un problème.

Le relais de protection de départ SEL 751 associé à ce départ est équipé de fibre optique pour détecter la lumière dans l'armoire. Lorsque le relais détecte à la fois une lumière et une condition de surintensité, cela est considéré comme un événement d'arc électrique. Le relais agira alors pour isoler le transformateur auxiliaire en amont afin d'éliminer ce défaut. L'équation de déclenchement du relais contient des termes pour la détection de lumière (TOL) et la détection de surintensité à grande vitesse (50PAF).

L'examen des fichiers d'événements du relais a montré qu'il y avait un courant de 325 A RMS avec présence de lumière pendant une durée inconnue avant l'événement. Cela suggère qu’une décharge de faible énergie s’est produite pendant une durée inconnue avant l’événement. À un moment donné, les dommages accumulés par cette décharge ont permis de créer un chemin conducteur pour un arc beaucoup plus important (11 000 A RMS), ce qui était suffisant pour déclencher la protection du départ. Une fois cet état de déclenchement atteint, l'arc s'est effacé en deux cycles de ligne ou 33,3 millisecondes.

Il y avait suffisamment de mou dans le câble laissé dans le trou d'homme pour pouvoir le retirer environ trois pieds pour une nouvelle terminaison. Les techniciens de l'atelier d'instrumentation, de contrôle et d'électricité (ICE) ont retiré le segment endommagé mais ne l'ont pas réinstallé. Le câble est resté dans cet état pendant environ trois semaines pendant que l’équipe envisageait les options.

Pendant toute cette période d'inactivité, le câble a continué à égoutter une petite quantité d'eau autour du conducteur. De plus, une substance blanche et crayeuse s'est formée sur le câble, s'étendant presque jusqu'au sol (Figure 2). Il était également présent sur les autres câbles de phase de l'armoire avant même cet événement. Cette substance a été identifiée par le fabricant du câble comme le résultat d'une réaction d'hydrolyse du produit d'étanchéité appliqué sur la gaine du câble.

2. Câble trois semaines plus tard. Avec l'aimable autorisation de : Austin Energy

Finalement, la demande pour les équipements alimentés par ce circuit a atteint un point tel qu'il a fallu remettre l'alimentation en service. Les techniciens d'ICE ont pris des mesures de résistance d'isolement de tous les câbles triphasés alors qu'ils étaient isolés de l'équipement, puis à nouveau lorsqu'ils étaient connectés aux disjoncteurs en aval. Comme il n'y avait pas de référence avec laquelle comparer, ils ont également testé la cellule suivante de la même manière, car elle présente une charge et une durée de vie identiques. Les relevés étant similaires, ils ont reconnecté le câble et l'équipement a été remis en service sans incident. À l'heure actuelle, Austin Energy définit quand et comment remplacer ces câbles, ainsi que comment maintenir le trou d'homme pompé au sec.