Les relais de protection ou les chiens de garde des réseaux d’énergie électrique

Si vous viviez près des Grands Lacs aux États-Unis ou au Canada en 2003, vous avez probablement un souvenir très particulier du jeudi 14 août. C’est à cette date qu’une panne d’électricité a touché 55 millions de personnes pendant toute la journée... et la nuit... et une partie du jour suivant.

Au début, la plupart de mes amis et des membres de ma famille ont pris l’événement du bon côté, y voyant même une occasion de se réunir à l’extérieur et de socialiser sous les lumières naturelles du ciel nocturne, ce qui est pratiquement impossible lorsque les lumières de la ville sont allumées. Mais pour la plupart des gens, le plaisir s’est rapidement dissipé. Quelques jours sans réfrigérateur, téléviseur et climatisation (une nécessité en août dans cette région) ont suffi à convaincre la population de l’importance d’avoir des systèmes d’alimentation fiables.

Que s’est-il donc passé? En fait, il s’agissait d’une série de petits événements qui ont entraîné des problèmes plus importants et qui ont finalement forcé les réseaux électriques et les centrales à se débrancher l’un l’autre. Pour ceux qui ne connaissent pas les systèmes de distribution électrique, la règle d’or est la suivante : un réseau électrique demeure stable tant que l’électricité fournie correspond à la charge requise. Autrement dit, les producteurs d’électricité doivent régler leur production sur la demande du réseau. Si la demande surpasse l’approvisionnement, le réseau peut être surchargé... C’est ce qui est arrivé lors de la panne de 2003. Dans une telle situation, la production d’électricité et la taille des câbles électriques eux-mêmes constituent des limitations. Lorsqu’un câble est surchargé, il se réchauffe, causant la dilatation du métal conducteur. Le câble peut alors pendre plus bas qu’il ne le devrait, par exemple dans un arbre, et entraîner des problèmes.

Les relais de protection électrique sont des dispositifs qui protègent nos systèmes d’alimentation. Ils détectent les situations où une source ou un câble d’alimentation est sur le point d’être surchargé et le débranchent rapidement. Cela permet d’éviter des dommages coûteux et, surtout, de réduire les risques électriques pour protéger les gens.

Ces dispositifs étaient déjà en place lors de la panne de 2003, mais nous avons tout de même vécu un événement catastrophique qui a coûté des milliards de dollars à deux pays. Il est évident que tout n’était pas parfaitement au point. Des organisations comme la North American Electric Reliability Corporation (NERC) ont donc commencé à planifier la mise à niveau de nos systèmes d’énergie électrique pour réduire les risques qu’une situation semblable se reproduise.

En collaboration avec les conseils régionaux de fiabilité, comme le Northeast Power Coordinating Council (NPCC) et le Independent Electricity System Operator (IESO), la NERC a élaboré un nouvel ensemble de directives et de normes qui exigeaient des producteurs et des distributeurs d’électricité qu’ils apportent des changements à leurs systèmes pour améliorer la communication et la fiabilité.

Les nouvelles règles de la NERC couvrent de nombreuses parties du réseau électrique, y compris les relais de protection électrique. Il ne s’agit pas seulement de conformité, mais aussi de compétitivité. La mise à jour de ces relais peut avoir des avantages financiers importants. Les relais à fonction unique étaient autrefois très prisés, mais les améliorations technologiques et logicielles des dernières décennies ont permis la création de relais multifonctions. Réduire la quantité d’équipement a pour effet de réduire les risques et les coûts d’entretien, donc d’améliorer les résultats financiers de nos clients.

Il est important de comprendre à quel point un site est déjà conforme avant de commencer à apporter des changements. Parfois, le travail environnant ou indirect requis pour assurer la conformité du site est plus important que le remplacement des relais eux-mêmes. Par exemple, le remplacement de l’infrastructure de câblage est souvent plus coûteux et difficile que le remplacement de l’équipement. Les entreprises devraient le comprendre et y remédier dans le cadre de leur plan de gestion des risques. L’ignorance n’a rien de réconfortant. Les modifications imprévues peuvent entraîner des retards importants.

Les logiciels et Internet ont changé l’industrie depuis l’installation des premiers relais de protection dans nos centrales électriques et nos systèmes de transport. De nos jours, le logiciel est si essentiel au rendement qu’il est qualifié au plus haut niveau. Les relais de protection, qui étaient des pièces d’équipement électromécaniques, ont été remplacés par des appareils électroniques intelligents numériques. Les spécifications des logiciels et la cybersécurité sont donc d’une importance capitale. Lors de la sélection des fournisseurs ou des fabricants, il faut s’informer sur leur réputation et s’assurer qu’ils peuvent fournir toute la documentation nécessaire et qu’ils travaillent avec une rigueur irréprochable. 

La mise à jour de nos réseaux électriques (avec relais de protection) et leur mise en conformité constituent l’un des défis les plus pressants de l’industrie de l’énergie. Ce travail peut être coûteux et laborieux, mais il offre également des occasions de tirer parti des nouvelles technologies et d’aller au-delà des normes pour trouver des façons de rendre les systèmes plus intelligents et plus efficaces, ce qui permet d’économiser de l’argent.

C’est le genre de travail que les ingénieurs adorent. S’attaquer aux problèmes difficiles pour trouver des solutions ingénieuses à certains des plus grands défis de notre industrie. C’est encore plus vrai lorsque vous travaillez sur des projets d’une grande importance et que vous pourriez contribuer à éclairer des millions de gens.