La centrale nucléaire de Temelín, en République tchèque, fournit un tiers de la capacité de production du pays. À l'approche de la 30e année d'exploitation de la centrale, ČEZ, l'opérateur du réseau électrique du pays, a lancé un vaste programme de mises à niveau et de maintenance afin de la préparer pour les 30 années et plus à venir.Pour minimiser le temps d'arrêt de la centrale, les activités de maintenance et les projets de mise à niveau ont lieu lors des arrêts programmés de rechargement du combustible, qui surviennent tous les 10 à 16 mois. Ces travaux exigent une planification méticuleuse et une exécution efficace.Ainsi, lorsqu'il a fallu remplacer des relais de protection obsolètes et mettre à niveau les systèmes de protection du générateur de la centrale de Temelín, ČEZ avait déjà calculé avec précision et soin le temps d'arrêt nécessaire.I&C Energo, un intégrateur qui assure la maintenance de la centrale de Temelín depuis 25 ans, a remporté l'appel d'offres pour piloter le projet ; l'entreprise était responsable non seulement de l'exécution des travaux sur site, mais aussi de la coordination des autres intégrateurs et sous-traitants."Le contrat définit très strictement ce qu'il faut faire et le temps dont on dispose", explique Jiří Kropáček, directeur de division chez I&C Energo. "Il faut respecter le planning. Lorsque l'unité est à l'arrêt, chaque heure a un coût."
Obstacle et opportunité
I&C Energo a sélectionné Montáže Čakovice, un intégrateur spécialisé dans la conception, l'installation et la mise en service de réseau électrique, pour réaliser les mises à niveau du système de protection de l'unité de production. Montáže était responsable de l'approvisionnement en nouveaux relais de protection du générateur et dispositifs associés, ainsi que de la conception d'un nouveau système de protection intégrant des fonctions modernes, telles que la surveillance du système, la collecte de données automatisée et l'enregistrement des évènements. Mais lorsque l'entreprise a sollicité des offres pour le remplacement des relais, elle a rencontré un obstacle : chaque fournisseur stipulait qu'il faudrait remplacer les transformateurs de courant (TC) vieillissants des unités de production.« Les transformateurs de courant pourraient potentiellement saturer très rapidement lors d'un défaut », explique Zdeněk Tomáš, ingénieur chez Montáže. "Ils fonctionnaient ; il n'y avait pas de défaillance, mais la puissance du transformateur de courant pourrait être trop faible pour le bon fonctionnement des relais."
ČEZ savait qu'il faudrait remplacer les TC à un moment donné, mais ce remplacement nécessiterait une fabrication sur mesure coûteuse, prolongerait le temps d'arrêt de la centrale nucléaire et entraînerait des pertes d'exploitation inacceptables. Ils avaient besoin que les TC durent le plus longtemps possible.En examinant le problème du remplacement des TC, M. Tomáš et l'équipe d'ingénierie de Montáže ont réalisé qu'ils disposaient d'un atout susceptible de le résoudre : leur partenariat avec SEL.Montáže Čakovice et SEL travaillent ensemble depuis 1998, lorsque Montáže est devenu l'un des premiers intégrateurs à s'associer à SEL en Europe. S'il existait un moyen d'assurer une protection fiable tout en maintenant les TC existants en service, M. Tomáš et son équipe étaient convaincus que SEL, grâce à ses capacités avancées de modélisation et de tests de réseau électrique, pourrait le trouver.
Partenariat et résolution de problèmes
M. Tomáš a contacté ses interlocuteurs chez SEL, leur a expliqué le défi et l'opportunité, et a demandé s'ils souhaitaient s'en charger. Ils ont accepté.M. Tomáš et son équipe ont travaillé avec les techniciens de la centrale de Temelín afin de recueillir des données détaillées sur les caractéristiques des TC et des équipements associés, puis ont communiqué ces informations aux ingénieurs du siège de SEL aux États-Unis.Une équipe d'ingénieurs SEL a rapidement créé un modèle du système de production dans son centre d'essai du simulateur numérique en temps réel (RTDS) et s'est préparée à tester la capacité des relais SEL à réagir aux signaux de sortie des TC.Le système de RTDS utilise une puissance de calcul élevée pour simuler avec précision les caractéristiques des réseaux électriques et produire les signaux de sortie utilisés par les relais pour prendre des décisions de protection et contrôle. Cela permet à SEL de réaliser des tests approfondis en simulation de tests de matériel dans la boucle (HIL), au cours desquels les dispositifs de protection et contrôle sont raccordés aux baies de RTDS et soumis à une multitude de conditions de défaut et de scénarios d'exploitation. Ce processus peut fournir, en seulement quelques jours, des données équivalentes à des années d'historique d'exploitation, offrant des données enrichies sur la manière dont les réseaux électriques et les relais de protection fonctionnent, et pourquoi.SEL utiliserait ce système pour produire des données montrant précisément comment ses relais réagissaient aux entrées issues des TC de la centrale nucléaire de Temelín, dans diverses conditions de défaut.
Les tests de HIL ont confirmé que, comme l'avaient supposé les autres fournisseurs de relais, les TC satureraient trop rapidement pour fournir un signal suffisant aux relais de protection. Cependant, comme les relais SEL collectent des données sur les entrées reçues, les actions effectuées et les évènements système détectés, les tests de HIL ont révélé bien davantage. Un examen approfondi de la réponse des relais aux entrées de courant a mis en évidence la possibilité que certains réglages non standard permettent aux relais de protection du générateur SEL de fonctionner de manière fiable avec les TC existants de la centrale de ČEZ Temelín.Contrairement aux relais de la concurrence, les dispositifs de protection SEL sont conçus avec la souplesse nécessaire pour gérer des entrées non standard. Et SEL disposait non seulement de la capacité de réaliser des tests de HIL en interne, mais pouvait également fournir au client les données de tests sans coût supplémentaire.Ainsi, les ingénieurs de développement produit de SEL ont calculé les réglages spécifiques, les ont déployés dans un relais Système avancé de protection du générateur SEL-400G, puis ont relancé les tests de HIL — en testant, en retestant et en documentant méticuleusement les résultats — afin de garantir une réponse fiable dans toutes les conditions de défaut. L'équipe de Montáže a ensuite présenté les résultats finaux des tests à I&C Energo, démontrant de manière concluante que les relais SEL pouvaient faire économiser à ČEZ le temps et le coût liés au remplacement des TC.Il restait maintenant à SEL et à Montáže Čakovice à concrétiser la solution.
Une course contre la montre
Production de dispositifs, conception de système, mise en service des relais, tests, installation — tout devait se dérouler sans accroc pour terminer dans le délai imparti.Alors que la production de dispositifs démarrait dans l'usine de fabrication de SEL, les équipes d'ingénierie de Montáže et de SEL ont engagé une nouvelle collaboration visant à rationaliser la mise à niveau du système de protection. Les techniciens de Montáže ont recueilli des informations détaillées sur le matériel de la centrale de Temelín, en fournissant les schémas de câblage des panneaux et des spécifications précises des configurations de borniers des relais hérités.Les ingénieurs de SEL se sont appuyés sur ces informations pour créer des ensembles de remplacement direct précâblés et construire de nouveaux panneaux pour la solution de protection du générateur intégrant le SEL-400G. Ces ensembles et panneaux évitaient aux équipes d'installation sur site d'effectuer des modifications de câblage complexes et réduisaient considérablement le temps nécessaire à l'installation.
Montáže Čakovice s'est associée à SEL pour fournir un système moderne de protection de générateur à la centrale nucléaire Temelín de ČEZ. On y voit un SEL‑400G, des relais SEL‑849, des postes de surveillance avec écrans IHM, les tours de refroidissement de la centrale nucléaire et le poste électrique à l'extérieur de l'unité de production.
Les panneaux SEL et les ensembles de remplacement direct sont arrivés en République tchèque dans les délais. Montáže a ensuite assemblé les nouveaux panneaux et a commencé la mise en service des relais ainsi que les tests du système. Grâce aux valeurs d'étalonnage calculées par les ingénieurs SEL, la configuration des relais s'est déroulée sans difficulté, et l'équipe de Montáže a commencé à tester les panneaux.
« Nous avions tout le temps nécessaire pour mettre en service les relais et les tester dans notre laboratoire. Au moment des tests de réception en usine (FAT), nous étions absolument certains que le système fonctionnait conformément à la conception. »
En tant qu'intégrateur de systèmes nucléaires certifié responsable du produit final, I&C Energo devait également être absolument certain de la fiabilité du système. La centrale de production et le réseau électrique de la République tchèque en dépendaient. Lors des tests du premier jeu de panneaux, l'équipe d'I&C Energo a examiné chaque détail et a inspecté les panneaux jusqu'à chaque fil individuel. Après avoir vérifié que le travail de Montáže et de SEL répondait à leurs exigences élevées, ils ont pu rationaliser les tests suivants.
I&C Energo était également responsable de l'installation du nouveau système de protection à la centrale de ČEZ Temelín. Ici, le travail réalisé par Montáže et SEL sur les ensembles de remplacement direct a porté ses fruits : le retrait des anciens panneaux et leur remplacement par les nouveaux s'est déroulé sans retard ni complication.
« C'était notre première collaboration avec Montáže Čakovice. Nos équipes en étaient très satisfaites. Il est très, très difficile de réaliser des rétrofits dans un délai aussi strict, et il n'y a eu aucun problème. Tout s'est bien passé. »
En travaillant ensemble, Montáže Čakovice et SEL ont permis à I&C Energo de satisfaire son plus grand client — en lui faisant économiser des millions de dollars.Depuis la mise à niveau de la protection du générateur en 2023, le système a fonctionné de manière fiable, comme prévu — et les fonctions avancées de surveillance des dispositifs SEL ont permis aux techniciens de ČEZ Temelín de maximiser le temps de fonctionnement de l'unité de production en s'appuyant sur des rapports d'évènements détaillés pour diagnostiquer les problèmes et éviter les récidives.
I&C Energo fournit des services d'intégration de systèmes pour les grandes installations industrielles et le secteur de l'énergie, dont le nucléaire constitue son principal domaine. L'entreprise peut assumer l'entière responsabilité, de la phase de conception jusqu'à l'approvisionnement, la construction et la mise en service, ainsi que les services ultérieurs.
Montáže Čakovice propose des services d'ingénierie, de fourniture et de montage, avec un accent sur la conception, la fabrication et l'installation pour les réseaux électriques de puissance. Elle est la représentante commerciale agréée et l'intégratrice de systèmes de SEL en République tchèque et en Slovaquie.
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