ST TECHNICAL COMMITTEE (STTC)

Compte rendu n° 39 de la réunion du 30/10/2000

1. Approbation du compte rendu n° 38

Le compte rendu n° 38 est approuvé.

2. Matters arising from the last meeting

2.1. Projet Water 2000

La cryogénie a demandé de l'eau jusque fin novembre 2000. Ces besoins ont été pris en compte et intégrés dans le projet eau.

2.2. Sirènes

La nouvelle procédure a été validée par tous les intervenants.

2.3. Enquête sur l'incident sur une pompe d'eau salée au point 8 le 24/09/2000

Il a été demandé lors de la précédente réunion STTC de diligenter une enquête sur cet incident.
Le rapport a été établi et il a été transmis au chef de groupe. Il en ressort que l'intervention est satisfaisante d'un point de vue technique. L'anomalie sur la pompe n'était en effet pas détectable lors de la première intervention.

3. Opération TCR (E. Lienard) (voir transparents)

E. Lienard présente les événements majeurs qui ont affecté le fonctionnement des accélérateurs entre le 25 septembre et le 30 octobre 2000.

3.1. Problème RF au point 2 (30 septembre de 0h40 à 2h30)

Un problème sur la RF au point 2 s'est produit le 30 septembre sans alarme en TCR. Le piquet RF est intervenu et n'a rien détecté d'anormal et le piquet ST-EL a été appelé et a changé un tiroir électrique de ventilation.

3.2. Déclenchement sur la boucle pulsée au BA2 (7 octobre de 14h28 à 16h20)

Le piquet électrique est intervenu. Aucune alarme n'était visible car le Micène du BA2 était hors service.

3.3. Coupure 18 KV sur le SPS (12 octobre de 0h46 à 3h20)

Le piquet électrique a été appelé et l'opérateur TCR s'est rendu sur place. La remise en service a été rapide pour ce type de problème.

3.4. Perturbations électriques sur le SPS (12 octobre de 7h30 à 8h00)

Ces perturbations électriques proviennent des réseau EDF et SIG.

3.5. Problèmes électriques sur le BE9 au SPS (16 octobre de 0h07 à 4h30)

Un opérateur et un électricien se sont rendus sur place et deux condensateurs ont été changés.

3.6. Problèmes de détection gaz en UX85 (18 octobre de 23h55 à 2h30)

Une fuite de gaz en UX85 a arrêté l'expérience Delphi. La fuite s'est produite côté expérience, sous la responsabilité de la division EP.

3.7. Arrêt du circuit d'eau déminéralisée de la zone Est du PS (19 octobre de 10h51 à 12h34)

Le problème provient d'un manque de précaution des utilisateurs lors du remplissage de l'aimant. Un débit trop élevé a en effet été demandé compte tenu du fait qu'une pompe était indisponible. Ce défaut a entraîné un arrêt de la station.
D. Gueugnon indique que ce même incident s'est produit le 17 octobre et a également provoqué un arrêt des expériences de la zone Est.
R. Principe explique que le groupe CV avait demandé d'être averti via la TCR de tout remplissage, étant donné qu'une pompe était hors d'usage. Cette recommandation n'a pas été suivie par les utilisateurs du PS.

3.8. Arrêt du circuit d'eau primaire au point 6 (24 octobre de 3h33 à 11h25)

Deux problèmes se sont en fait produits sur le même circuit.

R. Principe détaille la chronologie des faits :

• La première alarme s'est déclenchée à 3h33. Le défaut provenait d'un débitmètre qui provoqué un arrêt de la pompe P680 et une élévation de la température du réseau secondaire.
• Le piquet est intervenu à 4h00.
• A 4h30, la décision a été prise de changer le débitmètre.
• Le temps de faire 2 aller-retour du magasin au point 6 (pour récupérer l'électronique puis le débitmètre entier), le débitmètre a été changé à 6h30.
• Le groupe CV a alors entamé le contrôle de tous les éléments ce qui implique une purge des circuits.
• Il a été constaté à 7h30 qu'une vanne était défectueuse.
• Les équipes CERN et Gematec se partagent ensuite en deux : les uns sont allés chercher les pièces de rechange pendant que l'autre équipe effectuait le diagnostic.
• Il a été décidé de privilégier une solution rapide en changeant uniquement le moteur.
• A 9h30, le nouveau moteur est en place mais brûle aussitôt.
• Il a été finalement décidé de forcer le système de contrôle et de procéder à une ouverture manuelle de la vanne.
• Cette opération s'est achevée à 11h30.

Cette dernière configuration est toujours en vigueur. Elle pourrait s'avérer problématique (long délais d'intervention) en cas de nécessité de fermeture des vannes, lors d'un arrêt du refroidissement par exemple. R. Principe explique que le groupe CV ne dispose pas des pièces de rechange et qu'il s'agit là d'une intervention lourde.

4. Opération des machines (D. Gueugnon)

4.1. Toiture du bâtiment 2009 (LPI)

La réparation de la toiture du bâtiment 2009 s'est avérée rapide mais D. Gueugnon déplore que la ventilation et la détection incendie n'aient pas été mises hors service pendant ces travaux, ce qui a occasionné quelques alarmes intempestives.

4.2. Faisceau LPI

D. Gueugnon annonce que le faisceau LPI se poursuit jusqu'au 21 décembre 2000.

4.3. Nouveau contrat électrique EDF/EOS

En ce qui concerne les jours critiques, P. Ciriani indique que les journées du 1er ou 2 novembre pourront être rachetées. Par contre, le SPS est considéré comme interruptible. Les difficultés risquent de se situer durant la première quinzaine de novembre.

Les SIG fournissent ainsi 70 MW répartis entre :

• site : 40 MW,
• PS : 18 MW,
• LEP et cryogénie : 12 MW.

Ceci implique un suivi très précis des consommations. Il conviendra donc de réfréner les quelques consommateurs "parasites" du PS.

5. Compte rendu des principaux sujets développés dans le comité SLOC (M. Bätz)

M. Bätz résume les principales discussions qui sont intervenues lors de la réunion SLOC du 24 octobre :

• G. Kowalik a présenté les nouveaux contrats d'énergie.
• Opération du SPS : la question de la fiabilité de l'alimentation de secours de la PCR et du système de contrôle d'accès a été évoquée. G. Cumer précise qu'aucun défaut particulier n'a été observé par le groupe ST-EL.
• Opération du LEP : on arrive au total à 60 % de la luminosité demandée, ce qui correspond à un bon résultat compte tenu du nombre de pannes qui ont affecté l'opération du LEP.
• Un exposé sur l'opération LEP 2001 a permis de recadrer les besoins. Une puissance supplémentaire de la RF de 100 MW est demandée pour faire tourner la machine à 104.1 GeV. Six mois d'opération supplémentaires devraient permettre de doubler la signifiance de la particule Higgs à 115 GeV. A. Scaramelli illustre ces propos par une courbe avec la luminosité intégrée à différentes énergies et le nombre de jours nécessaire pour les obtenir. Ainsi, pour atteindre les 5 s, il faudra 3 à 4 mois plus 1,5 mois pour des mesures plus précises, soit 6 mois au total.
• 
  En cas de shut-down court 2000/2001, l'opération des machines 2001 débuterait le 02 mai et s'achèverait fin octobre, puis un long shut-down se déroulera jusqu'en mai 2002 pour le SPS.

6. Statistiques sur les défaillances électriques (G. Cumer) (voir transparents)

Entre le 22 septembre et le 24 octobre 2000, 6 pannes majeures ont affecté le fonctionnement des accélérateurs. Elles sont dues :

• aux automates Micène pour 3 d'entre elles,
• à des défauts sur les câbles enterrés 18 KV (pour 2 incidents),
• à une panne sur un condensateur 18 KV.

6.1. Pannes dues aux automates de contrôle Micène

6.1.1. Sur le LEP : défaut sur une carte output au point 8

Le même défaut s'est produit 2 fois sur une carte output au point 8. Ces incidents ont représenté au total 13 h et 6 h d'arrêt de la physique, alors que le réseau a été rétabli respectivement en 1h30 et 1h00 par ST-EL.
Les commandes vers les cellules 18 KV de la station SE8 ont été neutralisées. Aucune intervention ne sera réalisée sur le Micène avant le prochain shut-down car ce Micène commande également les quadripoles.

6.1.2. Sur le SPS : panne sur un automate

Le Micène a envoyé des ordres sur des cellules à distance qui ont occasionné le déclenchement du BA2. L'automate a été réparé mais les commandes restent encore neutralisées.

6.2. Pannes dues aux câbles enterrés 18 KV

6.2.1. Panne au BA6/BB5

12 cellules 18 KV se sont déclenchées le 22 septembre à 7h41 à cause de :

• un défaut sur le câble 18 KV de la boucle stable SPS entre le BA6 et le BB5,
• l'explosion d'un transformateur dans une cellule 18 KV en SE1.

Cette panne électrique a provoqué 10 heures d'arrêt du SPS et 29 heures d'arrêt du LEP.
G. Cumer explique qu'il existe un manque de sélectivité et que les défauts ont été perçus sur l'ensemble du réseau.
Le réseau a été rétabli en 4 heures, côté EL et le câble a été réparé. Cependant le SPS fonctionne toujours en boucle ouverte avec le point 1.8 alimenté depuis le SEM12.

6.2.2. Panne entre le BA1 et le BA2

Il semble y avoir une corrélation avec la panne précédente. La partie médiane de la boucle, entre les deux coupures, est désormais alimentée par le réseau pulsé.
Le câble a été réparé mais il n'est pas possible de le remettre en service avant le shut-down.

6.2.3. Statistiques sur les pannes sur les câbles enterrés

G. Cumer présente une série de statistiques sur les pannes affectant le réseau 18 kV enterré depuis 1981. Il apparaît que les pannes se multiplient depuis quelques années. Si les défauts étaient dans un premier temps concentré aux alentours du BA4, ils se répartissent désormais sur tout le réseau.
Le réseau représente quelques 47.8 km et son remplacement est estimé à 4 MCHF. Il a donc été décidé de procéder au remplacement des câbles tronçon par tronçon d'ici 2004. Le LHC disposera ainsi d'un réseau enterré entièrement refait.

6.3. Panne sur un condensateur 18 kV

Suite à un défaut sur 2 condensateurs du compensateur BE, le piquet ST-EL est intervenu est s'est montré particulièrement efficace en rétablissant le réseau en 4 heures. L'origine de la panne n'a pas encore été identifiée, les condensateurs seront expertisés prochainement.

6.4. Autres pannes significatives sur l'année 2000

G. Cumer cite les autres pannes importantes qui se sont produites cette année :

• réactance au SEQ4,
• arrêt d'urgence au BB6,
• renards dans le compensateur Nord.

Sur l'ensemble de l'année, G. Cumer a dénombré :

• 755 interventions,
• 127 pannes,
• 83h40 d'arrêt du LEP,
• 27h30 d'arrêt du SPS,
• mais aucun arrêt sur le PS.

6.5. Projets en cours

Un certain nombre de projets ont été mis en oeuvre :

• le remplacement des Micènes,
• le recalibrage des relais de protection 18 kV du SPS durant le prochain shut-down et à moyen terme le remplacement des châssis de protection SPS,
• le remplacement des câbles enterrés 18 kV à l'horizon 2003/2004.

7. Désenfumage du SPS (S. Grau) (voir transparents)

Les tests de désenfumage du SPS effectués l'année dernière ont mis en évidence l'insuffisance du système de contrôle. L'objet de cette présentation consiste à montrer les actions entreprises et proposer une stratégie.

7.1. Workshop

Un Workshop a été organisé. Il a permis de définir la mission des pompiers. Actuellement, les pompiers se rendent sur place et décident si le désenfumage doit être enclenché. L'objectif consiste à améliorer le système de ventilation (puisqu'il ne s'agit ni d'un système de désenfumage, ni d'un système de sûreté) afin de protéger la machine.

7.2. Etude de sûreté de fonctionnement

Dans l'architecture actuelle, un équipement de contrôle commande la ventilation et l'injection. S. Grau propose plutôt de mettre en place un système de contrôle local qui permettrait de garantir la sûreté de la pulsion.

Une étude a été réalisée. Elle a permis de définir les fonctions entre le système et l'environnement extérieur. 3 fonctions de sûreté ont ainsi été identifiées :

• la transmission des alarmes feu vers la SCR,
• les commandes de désenfumage des BAs vers les unités d'injection,
• l'interlock.

Ces fonctions ont été analysées d'un point de vue architecture, avec une attention particulière portée sur la redondance des cheminements. Si cette redondance est assurée pour la transmission des alarmes, elle n'est pas du tout effective pour les deux autres fonctions dans lesquelles tous les composants deviennent critiques. Ces composants critiques ont ainsi été identifiés :

• unité d'injection,
• unité d'extraction,
• PLCs,
• concentateurs,
• synoptique des BAs

Les deux derniers apparaissent comme les plus sensibles.

L'environnement est également critique, avec en particulier les réseaux de communication. Pour chacun d'entre eux, un recensement des composants de sécurité affectés a été réalisé.

Cette étude de sûreté de fonctionnement aboutit aux conclusions suivantes :

• La mise en place de commandes redondantes n'est pas réaliste.
• Il convient plutôt, pour ce système très rarement sollicité, de superviser les composants les plus critiques et de mettre en place des indicateurs de performance.
• Les modifications affectant les composants critiques doivent être contrôlées.
• Une coordination de la maintenance de tous les équipements s'impose.
• Une alimentation électrique redondante doit être fournie par le groupe ST-EL.
• La documentation relative à la maintenance doit être maintenue à jour.
• La TCR ne doit être en charge que du monitoring du système.

7.3. Proposition d'architecture

Cette étude de sûreté de fonctionnement a abouti à une proposition d'architecture qui comprend notamment :

• un audit du software,
• un système de supervision pour la maintenance,
• le monitoring des synoptiques,
• une révision de l'alimentation,
• des mesures de performance.

Ceci a permis d'établir un plan d'action détaillé, dans lequel un responsable a été désigné pour chaque tâche.

7.4. Conclusions

Les études sont désormais achevées et il est temps de passer à une phase d'implémentation.
S. Grau précise que l'amélioration de la sécurité des personnes lorsque la machine est ouverte ne fait pas partie du mandat de ce groupe de travail.

8. Projet "Third Prévessin Compensator and Filter, Renovation of the BE Substation"

8.1. Renovation of the electrical substation 400/18 KV BE (A. Vairo) (voir transparents)

A. Vairo introduit sa présentation par un rappel des sources d'alimentation électrique du CERN :

• La station BEH-BE fournit une alimentation 400, 66 et 18 kV pour les accélérateurs, le SPS, le LEP, le réseau pulsé, les services généraux pour la machine et le futur LHC.
• La station ME10 de Meyrin alimente en courant 130 et 18 kV le site de Meyrin et les installations tertiaires de surface. Elle ne peut au aucun cas suppléer à l'alimentation des machines.

Il existe également une liaison inter-site.

8.1.1. La station BE

La station BE dispose actuellement :

• d'une puissance de 2 x 110 MVA pour le LEP,
• de 3 transformateurs de 90 MWA (dont un sert de réserve) pour le réseau pulsé du SPS,
• de 2 compensateurs de puissance réactive permettant de stabiliser la tension.

Il est prévu d'installer un 3ème compensateur qui porterait le total de puissance réactive à 370 MVA.

La station BE comprend 6 tranches :

• une tranche d'arrivée,
• 3 tranches dédiées au SPS,
• et 2 tranches pour la machine LEP/LHC.

A. Vairo précise également que la liaison inter-site de 60 MWA ne permet pas d'alimenter les machines.

Après avoir présenté quelques photos de la station, A. Vairo montre quelques enregistrements de la puissance active, réactive et compensée.

8.1.2. Les motifs de la rénovation

A. Vairo expose les trois principales raisons de la rénovation de cette station :

• absorber la nouvelle charge occasionnée par le LHC (TI2, TI8 et 3ème compensateur),
• assurer une plus grande fiabilité des équipements en remplaçant les équipements vieillissants (plus de 30 ans),
• changer la configuration de la station afin d'augmenter la fiabilité générale d'alimentation de la machine.

Un système de contrôle numérique programmable est également prévu dans le futur.

8.1.3. Actions prévues

8.1.3.1.Côté 400 kV

Côté 400 kV, il est prévu :

• de reconditionner les 3 équipements électriques pour les tableaux Magrini,
• de reconditionner les isolateurs des TI1, TI2 et TI3 du SPS,
• d'installer un système moderne de supervision et de contrôle,
• d'assurer la maintenance des transformateurs 400 / 18 kV.

8.1.3.2. Côté 18 kV

Au niveau du réseau 18 kV, les actions suivantes seront entreprises :

• remplacement de tous les tableaux moyenne tension existants,
• mise en place et uniformisation des systèmes d'alimentation auxiliaires,
• installation d'un nouveau système de supervision numérique.

8.1.3.3. D'un point de vue global

La nouvelle structure en place permettra une interchangeabilité des transformateurs et des compensateurs.

De plus, la station BE abritera une nouvelle "safe room" destinée :

• au contrôle délicat (400 kV) avec 3 postes de travail dédiés,
• au relayage du système de contrôle et de protection.

8.1.4. Budget

Ce projet se monte à 5,46 MCHF. A. Vairo en détaille les principaux postes :

• équipements 18 kV : 2,5 MCHF,
• équipements de contrôle 18 kV : 690 KCHF,
• équipements de contrôle 400 kV : 295 KCHF,
• liaison barres isolées : 665 KCHF,
• génie civil : 150 KCHF.

La plupart des commandes ont déjà été passées.

8.1.5. Planning

Les travaux devraient démarrer le 13 novembre avec le démantèlement et de démontage des installations existantes pour s'achever en juin 2001. A. Vairo précise que toutes les activités sont interconnectées si bien qu'il y aura peu de travaux effectués en même temps.

8.2. Static Var Compensator for the SPS electrical network (K. Kahle) (see tranparencies)

K. Kahle first recalls the purpose of this project: installation of a new Static Var Compensator 150 Mvar in order to:

• accommodate for the increased load requirements due to the injection tunnels,
• have three redundant supply groups with three compensators to facilitate the renovation of the existing saturated reactor compensators
• have a redundant system in case of the breakdown of one of the existing compensators.

8.2.1. Project status

K. Kahle starts his presentation with a status report of the project:

• the contract with ABB has been signed in October,
• electrical design studies are almost finished,
• mechanical design studies, preparations for civil engineering and cooling installations are in progress.

8.2.2. Filter design, layout and performance

A pulsing load like the SPS power converters would normally cause a 15% drop of the 18 kV system voltage. This disturbance would happen every 14 seconds and would not allow accelerator operation. The new Static Var Compensator will almost perfectly stabilise the 18 kV voltage, the variations will be reduced to about 0.3%. This is achieved by controlling the reactive power output of the compensator by a so-called Thyristor Controlled Reactor (TCR).

Further, harmonic filters will be installed to reduce the contents of harmonics in the 18 kV system. Each filter is tuned to a certain frequency in order to eliminate that frequency disturbance from the system. In total, the new compensator will consist of 8 harmonic filters. The computer studies have shown that the individual harmonics will be as low as 0.35%, compared to the 50 Hz component of the 18 kV system voltage.

Concerning the mechanical layout, the Static Var Compensator will be installed on a large concrete platform, located in Prevessin close to the existing 400 kV substation.  The earth removed will be used to construct an earth wall in order to minimise the CE costs and to reduce the noise generated by the electrical equipment.

8.2.3. Interfaces with BE renovation project

The SVC will be connected to the BE substation via 18 kV cables. In addition, the SVC control system will be connected with the SCADA system (electrical network supervisor) and some measurement facilities in the safe room located in the BE substation.

8.2.4. Interfaces with other ST services

• W. van Baaren is in charge of civil engineering works for a cable duct and the concrete platform. A call for tenders and a price enquiries have been launched.
• Water piping from SPS gallery in under L. Annila's responsibility. A price inquiry has been sent out.

8.2.5. Planning and budget

K. Kahle indicates that electrical design studies will be terminated this week. The next steps will be the ordering of the electrical components and the completion of mechanical design studies in November.
The electrical components of the Static Var Compensator will be installed between April and August 2001 and the final commissioning tests will occur in October 2001.
K. Kahle adds that in case the LEP continues one more year, the planning will be the same except for the commissioning that would take place in May 2002.

On the budget point of view, this project amounts to 6,4 MCHF.

9. Divers

R.A.S.
 
 

S. Prodon

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