Cycle de vie des systèmes HVDC-VSC

• Ce document traite du cycle de vie des systèmes HVDC de type VSC (convertisseur statique de tension).

Portefeuille HVDCconnect

• INELFE : VSC-MMC, 2x1000 MW, ±320 kV, Siemens Energy

• IFA2 : VSC Gen4, 1000 MW, ±320 kV, Hitachi Energy

• Liaison France-Italie : VSC Gen1, 2x600 MW, ±320 kV, GE Vernova

• Celtic Interconnector : 700 MW, ±320 kV, Siemens Energy

• Golfe de Gascogne : VSC Gen5, 2x1000 MW, ±400 kV, Hitachi Energy

• Centre Manche, offshore, 3x1250 MW, ±320 kV, Hitachi Energy

• Programme TenneT 2 GW, offshore, 5x2000 MW, ±525 kV, GE Vernova

• Le sommaire inclut les équipements d'une station HVDC-VSC, l'O&M et le cycle de vie, la philosophie de maintenance de RTE pour ces ouvrages, ainsi qu'un retour d'expérience de projets précédents.

Les Chemins de l'électricité

• La production d'électricité implique des sources d'énergie nucléaire, éolienne, hydraulique, photovoltaïque et thermique.
• Le transport de l'électricité se fait via RTE (réseau de transport d'électricité) à travers des réseaux à très haute et haute tension.
• La distribution est gérée par Enedis et les entreprises locales à moyenne et basse tension.
• La consommation comprend les clients industriels, les entreprises ferroviaires et les particuliers/PME.

Liaisons HVDC de RTE

• IFA1 : 2x1000 MW LCC, Les Mandarins, 1986

• INELFE1 : 2x1000 MW VSC, Baixas, 2015

• CELTIC : 1x700 MW, 2027

• IFA2 : 1000 MW, 2021

• INELFE2 : 2x1000 MW, 2028

• FIL : 2x600 MW VSC, Grande-Île, 2022.

• Les interconnexions confirmées en France comprennent 2 LCC et 8 VSC.

• Les nouvelles interconnexions probables se composent de six VSC.

• Les renforts probables incluent quatre VSC.

• Les projets offshore probables comprennent 1,2 GW offshore (cinq VSC onshore et sept VSC offshore) et 2 GW offshore (14 VSC onshore et 14 VSC offshore).

• Un programme offshore de 2 GW est en cours

• Il inclut l'ingénierie, l'approvisionnement, la construction, le transport, l'installation et la mise en service d'un topside HVDC de 25 500 tonnes et d'une structure de fondation de 9 500 tonnes.

• 28 lots ont été attribués, dont 14 pour l'installation de jackets et 14 pour l'installation de topsides.

• La conception, l'ingénierie, la production, la livraison et l'installation offshore et inshore de câbles HVDC de 525 kV, ainsi que tous les travaux de jointure dans les sections sous-marines et terrestres sont inclus dans le projet.

• Le coût moyen par poste offshore et onshore est de 2143 millions d'euros.

• Le coût moyen par liaison câblée est de 616 millions d'euros.

• Le coût moyen du câble par kilomètre de tracé est de 3,3 millions d'euros.

• Le coût moyen par système est de 2759 millions d'euros.

• Le coût moyen du système par MW est de 1,38 million d'euros.

• Une disposition typique d'un système HVDC offshore comprend une ferme éolienne, une plateforme HVDC offshore, des câbles HVDC, une station HVDC onshore et un poste AC et LS ou LA (limiteur de surtension ou inductance).

• La taille des équipements offshore varie en fonction de la capacité, allant de 3 MW en 2010 à 15-20 MW prévu pour 2030

• RTE a choisi de développer ses compétences internes sur le HVDC pour répondre rapidement en cas d'avarie, décider de la maintenance préventive, être indépendant des fabricants, réduire les coûts de maintenance et améliorer les appels d'offres pour les nouveaux projets.

• L'objectif ultime de RTE est d'avoir un contrôle total sur le système de transmission pour maintenir le flux d'électricité 24h/24 et 7j/7.

Agencement typique d'une station HVDC terrestre (INELFE)

• Les principaux équipements comprennent : modules de puissance (IGBT), réacteurs du convertisseur, système de refroidissement des modules de puissance, salle de contrôle et de protection, alimentations auxiliaires, réacteurs d'étoilement et d'insertion, transformateurs de puissance.
• Des zones similaires peuvent être trouvées dans d'autres projets HVDC-VSC, comme IFA2 (GEN4 de Hitachi ABB).
• Toute défaillance d'un équipement non redondant entraîne des dommages immédiats à la station HTDC et l'ensemble de l'interconnexion.

Diagramme de fiabilité (IFA2)

• Le diagramme englobe chaque composant d'une installation High Voltage de courant continu, ce qui garantit la sécurité et fiabilité des flux électriques.

• L'INELFE a une galerie de câbles de 8.5 km de long et 3.5 m de diamètre.

• La durée de vie estimée des câbles XLPE est de 40 à 60 ans.

Schéma Unifilaire

• Un schéma unifilaire typique d'une station VSC (topologie monopole symétrique) comprend un parc AC, un transformateur, des réacteurs de conversion, des vannes VSC et un parc DC.

Vannes VSC-MMC

• Les vannes VSC-MMC ont une durée de vie de 30 à 40 ans.

• Les systèmes de refroidissement Valve Cooling et de ventilation ont une durée de vie prévue de 25 ans.

Système d'alimentation auxiliaire.

INELFE : Exploitation de la HVDC

• Les différents états de INELFE incluent la séqunce de courant continu à la terre

Exigences d'exploitation pour un système HVDC – Salle de contrôle

• L'exploitation à distance par téléopération comprend les manœuvres manuelles, les séquences automatiques, le mode d'opération, les consignes de transit, la consigne de puissance réactive/cible de tension AC et les fonctions de stabilité.
• La coordination comprend le GRT partenaire, supervision des alarmes, le suive du statut des équipements et la coordination avec les équipes de maintenance.
• Sur site, les opérateurs de maintenance sont responsables des inspections des équipements, de la maintenance de routine, de la première intervention en cas de pannes, du dépannage, de la consignation, de la gestion des stocks et de l'administration quotidienne de la station.
• Une approche comprend une formation et une gestion efficace des équipements.

Types de Maintenance

• La maintenance préventive évalue et atténue la dégradation pour réduire la probabilité de défaillance, comprenant des inspections visuelles et physiques régulières selon les manuels OEM et O&M.

• La maintenance corrective est réalisée après une reconnaissance de panne, visant à restaurer un élément à son état fonctionnel, correspondant à toute action corrective des équipements ou systèmes de la station après détection d'une anomalie.

• La maintenance prédictive est basée sur l'analyse des conditions, suivant une prévision dérivée de l'analyse répétée ou des caractéristiques connues et de l'évaluation des paramètres de dégradation significatifs d'un élément.

• Les étapes du cycle de vie d'une transmission HVDC sont : mise en service, exploitation et maintenance, réhabilitation/modernisation, et mise hors service/dépose.

• Le cycle de maintenance HVDC comprend les mises à niveau, l'assistance téléphonique 24h/24 et 7j/7, la gestion du cycle de vie, la réponse rapide, les mises à jour logicielles, l'amélioration des performances, l'excellence opérationnelle, la maintenance, la cybersécurité, des modèles de simulation et l'évaluation de la condition.

• L'organisation de l'O&M peut être interne, uniquement par les OEM, tierce partie uniquement ou une combinaison de l'OEM, des tiers et du personnel interne.

• Les propriétaires doivent considérer leurs compétences, ressources, capacité à maintenir un personnel qualifié, la disponibilité et le temps de réponse.

• Il est important d'identifier l'interface entre les différentes entités d'O&M et de définir clairement les limites des contrats.

Charge de travail maintenance

• La charge de travail typique est d'environ 600 heures par campagne de maintenance.

Durée de vie prévue du matériel

• Une liste de divers équipements et la durée de vie prévue en années, incluant les transformateurs, équipements de C&P, équipement auxiliaire et les bâtiments
• Les références principales : CIGRE TB649 et CEI TR 62978.
• La détection des défaillances et des alarmes est essentielle.
• Une planification et une préparation proactives sont essentielles pour minimiser les temps d'arrêt et assurer un rétablissement rapide.

Rénovation de l'IFA1 de RTE et NGV

• L'actif concerné le filtre (2027-2030).

Objectifs de maintenance de RTE

• RTE a choisi d’internaliser les compétences HVDC pour éviter de dépendre des fabricants (Hitachi, Siemens, GE).

• Les répliques sont liées à la compétence sur les technologies HVDC et la simulation Temps Réel.

• Un outil industriel au coeur de la stratégie entreprise HVDC. Les actions d'analyse consistent à rejouer les incidents, réaliser les études de réseaux, les études d'interactions entre les ouvrages à base d'EP - la maintenance consiste à monter et maintenir des compétences et réaliser des formations de maintenance HVDC. - La gestion d'actif consiste à réaliser des audits de cybersécurité et des études de déploiement de renouvellement si besoin.

• Les rôles de RTE dans les différentes phases de projet, comprennent la phase de conception, la période de garantie (RTE est supervisé par le vendeur pour les tâches correctives et préventives) et la période post-garantie (RTE est responsable) et la réhabilitation (un projet dans le projet).

• RTE entend s'assurer de la fiabilité, disponibilité, maîtrise des coûts, réduire l'indisponibilité programmée, maintenir les moyens et compétences adéquats, maîtriser les dépenses, identifier les risques résiduels et respecter les exigences réglementaires.

Organisation

• Il existe sept régions avec autonomie en achats, maintenance et ingénierie.

• Les départements nationaux fournissent leur expertise y compris l'équipe de maintenance HVDC.

• Chaque région comprend maintenance régionale et surveillance des alarmes, ainsi que 5 à 6 équipes de maintenance locaux.

• Organisation de RTE :

  • Équipe de maintenance locale de ~15 personnes (Maintenance N1/N2 et astreinte)
  • Équipe nationale de maintenance composée de 12 techniciens (Maintenance N3)
  • Équipe nationale d'experts HVDC de 40 personnes (Maintenance N4).