Pouvez-vous vous le permettre ? Le coût réel des temps d'arrêt des transformateurs et l'intérêt d'une surveillance des transformateurs à l'hydrogène

Lorsqu'un transformateur tombe en panne, même quelques minutes d'indisponibilité peuvent engendrer des pertes de plusieurs millions de dollars. Cependant, les conséquences peuvent aller bien au-delà du simple bilan financier. Selon leur emplacement et leur fonction, les défaillances de transformateurs peuvent rendre vulnérables et inopérantes des infrastructures critiques telles que les hôpitaux, les systèmes de contrôle aérien ou les stations d'épuration.

La bonne nouvelle est que les installations et les exploitants ne sont plus limités à un contrôle annuel pour évaluer l'état d'un transformateur. Pour les exploitants de réseaux électriques et les installations industrielles chargées d'assurer le maintien des services et des opérations essentiels, la surveillance en ligne continue offre une visibilité et des informations régulières et indispensables sur l'état des transformateurs.

Qu'est-ce qui a changé ? La surveillance continue a toujours été une bonne idée. Aujourd'hui, grâce aux nouvelles technologies de capteurs, elle est désormais accessible.

L'un des indicateurs clés les plus fiables des anomalies des transformateurs est la présence d'hydrogène dissous (H₂) dans l'isolant liquide. La technologie actuelle offre une méthode simple et économique pour collecter en continu des données fiables et précises sur ce gaz essentiel. Ces données aident les gestionnaires d'installations ou les services publics à prendre des décisions éclairées concernant ces actifs critiques et à fournir un état d'alerte précoce en cas de défaillance imminente d'un transformateur.

Quand l’hydrogène seul est-il devenu un indicateur clé ?

La surveillance en ligne des transformateurs par la détection d'hydrogène n'est pas nouvelle ; elle évolue en réalité depuis des décennies. Les premiers capteurs « gaz dans l'huile », apparus dans les années 1970, ont offert aux gestionnaires de réseau une méthode révolutionnaire pour détecter précocement les défauts internes.¹ « Depuis les années 1990, les systèmes de surveillance en ligne des transformateurs ont été développés au point de permettre d'évaluer l'état de tous leurs principaux composants. […] Ces techniques ne peuvent empêcher les pannes de transformateurs , mais elles permettent d'éviter les conséquences coûteuses qui y sont associées en donnant à l'utilisateur la possibilité d'intervenir en cours de vie. »⁵ En 2005, l'introduction des analyseurs de gaz dissous (AGD ) en ligne, utilisant des méthodes d'extraction membranaire, a permis une mesure précise de l'hydrogène en parties par million (ppm), inaugurant ainsi une nouvelle ère pour le diagnostic des transformateurs.

S'appuyant sur ces avancées, les capteurs d'hydrogène à semi-conducteurs offrent désormais une analyse continue. Depuis les premières années, la technologie permettant de détecter avec précision ce gaz hydrocarboné essentiel, avec une sensibilité croisée minimale aux autres gaz, a évolué : les capteurs d'hydrogène à semi-conducteurs fournissent désormais des informations en continu, non seulement sur les niveaux d'hydrogène, mais aussi sur la température de l'huile, son taux d'humidité (en % de saturation relative et en ppm) et la pression. Ces capteurs sont petits, abordables et sans entretien, et ne nécessitent aucun étalonnage. Ces caractéristiques les rendent idéaux pour les transformateurs critiques et à moindre risque du réseau électrique.

Les enjeux élevés exigent des améliorations technologiques

Cette évolution technologique intervient à un moment crucial. Face à une pression croissante sur le réseau électrique actuel, les enjeux sont considérables. Les défis actuels auxquels le secteur est confronté exercent des pressions dans des domaines tels que :

• Demande : Avec la croissance de la consommation d’électricité et le vieillissement des infrastructures, le risque de pannes de transformateurs augmente. La demande d’équipements de remplacement atteint également un niveau record, pouvant atteindre 120 mois, ce qui allonge les délais de livraison.
• Données : La transition vers les postes numériques et les réseaux intelligents exige davantage de données continues pour soutenir la maintenance prédictive. À mesure que la main-d'œuvre évolue et que les anciens employés expérimentés partent à la retraite, leurs connaissances ancestrales évoluent également, obligeant les nouveaux employés du secteur à faire face à des situations difficiles lorsqu'il s'agit de gérer un seul transformateur parmi leurs responsabilités.
• Prise de décision : Des décisions rapides et éclairées ne sont possibles que si elles sont étayées par des données fiables. Disposer de données est une chose, mais les convertir en informations prend du temps, et comprendre ce qu'elles veulent dire exige des compétences qui se construisent et se développent au fil du temps. Souvent, les responsables de transformation manquent de temps pour prendre une décision éclairée. Ils doivent se fier aux informations disponibles, ce qui retarde souvent l'enquête ou le processus de résolution, voire, pire encore, les contraint d'ignorer complètement la situation.

La surveillance en ligne du taux d'hydrogène dans les transformateurs est essentielle pour relever ces défis. Elle constitue le premier indicateur d'anomalies, telles que les décharges partielles, les arcs électriques et la dégradation thermique du système d'isolation liquide. L'utilisation de capteurs mesurant le taux d'hydrogène permet aux opérateurs d'anticiper l'état du transformateur et de détecter les anomalies avant qu'une catastrophe ne survienne.

L'effet domino de la négligence de la surveillance des transformateurs

Lorsqu'un transformateur tombe en panne, le coût dépasse largement le prix d'un appareil neuf. En particulier dans les environnements industriels et de fabrication, les temps d'arrêt peuvent avoir un effet domino :

• Perte de production et de ventes
• Équipements et matériaux endommagés
• Retards de la chaîne d'approvisionnement
• Risques pour la sécurité et l'environnement
• Impact sur l'expérience client et la réputation

Selon une étude menée par l'ITIC et Emerson, les temps d'arrêt peuvent coûter aux grandes entreprises plus de 5 millions de dollars par heure. Pour les fabricants en activité continue, même une brève interruption imprévue peut entraîner une perte de revenus considérable. Le graphique ci-dessous, tiré du rapport ITIC 2024 sur le coût horaire des temps d'arrêt, présente les coûts estimés par les répondants pour une heure d'arrêt horaire.

Exemple : Mathématiques des temps d’arrêt 3 – L’argument en faveur de la surveillance des transformateurs

Supposons qu'une installation fonctionne 24h/24 et 7j/7 pendant 350 jours par an (ce qui représente 15 jours d'interruptions programmées). Cela représente :

• 8 400 heures de temps de production annuel (24 heures x 350 jours)
• Un transformateur tombe en panne de manière inattendue. Il faut 7 jours (168 heures) pour trouver et mettre en service un transformateur de remplacement.

Cela représente 168/8 400 = 2 % de la capacité de production annuelle perdue, de manière permanente.

Si l’installation génère 100 millions de dollars de revenus annuels, ces 2 % d’arrêt de production entraînent une perte de 2 millions de dollars, le tout à cause d’une seule panne de transformateur.

Les capteurs d'hydrogène modernes ne sont plus prohibitifs. Pour une fraction du prix des anciens systèmes DGA monogaz et des systèmes multigaz actuels, les capteurs à semi-conducteurs actuels, tels que ceux fabriqués par H2scan, offrent une surveillance continue et fiable, facilitant la détection des défauts naissants et améliorant votre stratégie DGA, évitant ainsi des pannes de plusieurs millions de dollars.

Avec un petit investissement en capital, les services publics et les opérateurs industriels peuvent :

• Identifier les anomalies naissantes avant qu'elles ne s'aggravent
• Prolonger la durée de vie du transformateur
• Réduisez les coûts de maintenance
• Minimiser les pannes imprévues

La surveillance continue en ligne […] signalera immédiatement toute détérioration significative de l'état par une alarme ou un message afin d'alerter le personnel et de prendre les mesures appropriées. 4 La surveillance en ligne de l'hydrogène n'est plus un simple « accessoire ». C'est une nécessité pour économiser. Grâce aux capteurs abordables et sans maintenance actuels, vous n'avez plus à choisir quel transformateur recevra un moniteur DGA ; vous pouvez désormais évaluer l'état de santé de l'ensemble de votre parc de transformateurs, éviter les pannes catastrophiques et prendre des décisions de maintenance plus judicieuses, basées sur les données. La surveillance continue en ligne peut constituer la base de la gestion des coûts et réduire efficacement le risque de pannes catastrophiques imprévues. 4

Au final, la vraie question n'est pas de savoir si vous pouvez vous le permettre, mais si vous pouvez vous permettre de ne pas le faire.

Des capteurs d'hydrogène économiques permettent une surveillance des transformateurs à l'échelle du parc

Pour les services publics et les opérations industrielles confrontés à divers défis en matière de surveillance des transformateurs, H2scan propose des solutions éprouvées sur le terrain conçues pour des environnements opérationnels spécifiques :

GRIDSCAN® 5010 : Surveillance continue sans interruption

Contrairement aux capteurs traditionnels, le GRIDSCAN® 5010 de H2scan s'auto-calibre en permanence pour une surveillance continue des transformateurs, même dans les conditions les plus exigeantes. Ainsi, les opérations industrielles ne manquent jamais les premiers signes critiques de détérioration des transformateurs, même dans les scénarios d'utilisation les plus critiques.

Système HY-VAULT™ : rationalisation de la surveillance souterraine

Contrairement à d'autres produits nécessitant une intégration personnalisée coûteuse, le système HY-VAULT™ offre une solution innovante à un problème récurrent : surveiller de manière sûre et économique l'état des transformateurs dans les enceintes souterraines, généralement des espaces dangereux et extrêmement confinés. Pour la première fois, HY-VAULT permet aux services publics de surveiller à distance l'hydrogène dissous de manière économique, facilitant ainsi le déploiement de ces enceintes à l'échelle de leur parc.

Prêt à protéger vos coûts contre les pannes coûteuses de transformateurs ? Contactez H2scan dès aujourd’hui pour découvrir la solution de surveillance de transformateurs à hydrogène la mieux adaptée à vos besoins. Notre technologie éprouvée sur le terrain offre un excellent retour sur investissement en contribuant à prévenir les arrêts de production onéreux et en fournissant les données en continu nécessaires aux équipes et aux responsables pour prendre des décisions éclairées. Visitez h2scan.com ou appelez-nous au 661-485-3591 pour discuter de la manière dont notre technologie de capteurs d’hydrogène, éprouvée sur le terrain, peut optimiser vos opérations.

Références:

1. 1. https://www.mte.ch/data/files/New%20technologies%20expand%20the%20performance%20range%20of%20Online-DGA-Systems.pdf
   2. https://itic-corp.com/itic-reports-surveys/2023-itic-reports-surveys-copy/
   3. https://elscotransformers.com/blog/the-cost-of-transformer-failure-in-manufacturing/
   4. CIGRE, Guide pour la maintenance des transformateurs (445), 2011.
   5. CIGRE, Enquête sur la fiabilité des transformateurs (642), décembre 2015

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Tableau d'identification initiale des défauts . Source : Bustamante, Équipements de gaz dissous pour la surveillance en ligne de l'huile de transformateur : une revue, 2019.

À propos de l'auteur : Traci Hopkins

Traci Hopkins a débuté son parcours dans le domaine de la fiabilité de l'énergie électrique en juin 2012 en tant que formatrice adjointe dans divers départements de formation et d'éducation sur les technologies des transformateurs. Peu après, elle a occupé le poste de coordinatrice des analyses diagnostiques pour le marché international, tout en continuant à soutenir la formation et l'éducation lors d'événements internationaux. En 2022, elle a rejoint H2scan en tant que directrice des ventes pour l'Amérique latine, chargée de promouvoir la détection d'hydrogène dans de nombreux secteurs. Traci a obtenu les certifications de formation CRL, MTMP, MTRP et DPS. Traci est également membre senior de l'IEEE PES, de l'Association of Asset Management Professionals et de WIRAM (Women in Reliability and Asset Management).