Comment une usine alimentaire a réduit les pertes de coupure de 68 % avec l’ATS SINGI SWQ1-63N

Une usine de transformation laitière de taille moyenne du Midwest perdait en moyenne 42 000 $ par coupure de courant. Avec 14 coupures par an, le coût était insoutenable. L’installation du commutateur automatique de transfert SWQ1-63N de SINGI a réduit les pertes liées aux coupures de 68 % la première année.

Contexte du client

Cette usine de transformation laitière emploie 180 personnes et produit 250 000 gallons de lait et de produits à base de crème par semaine. L’usine exploite trois lignes de production en continu, chacune dépendant d’une alimentation électrique continue pour la pasteurisation, l’homogénéisation et le stockage frigorifique.

L’installation est située dans une zone rurale desservie par un réseau de distribution vieillissant. Elle dispose d’un groupe électrogène diesel de 500 kVA comme secours, mais ce générateur n’a jamais été totalement fiable, car la commutation du réseau vers le générateur exigeait qu’un membre du personnel actionne manuellement un interrupteur de transfert dans la salle électrique. Dans une installation fonctionnant en trois équipes, ce temps de réponse variait de 3 à 11 minutes.

Le problème électrique : coupures fréquentes et arrêts coûteux

Le principal défi n’était pas les coupures elles-mêmes, mais la transition. Chaque fois que l’alimentation vacillait ou chutait, l’usine perdait du temps de production. Une ligne pouvait rester avec du lait partiellement transformé dans les tuyaux, qui devait être jeté en raison des risques de température et de contamination. La perte moyenne par événement était de US$ 42 000, y compris le produit gaspillé, la main-d’œuvre de redémarrage et l’usure des équipements.

Avant le SWQ1-63N, l’usine avait essayé un simple schéma de transfert à base de relais. Il était peu coûteux mais créait un nouveau problème : le relais fermait parfois l’alimentation du générateur avant que celui-ci n’ait atteint une tension et une fréquence stables, provoquant un déphasage qui déclenchait les relais de protection des moteurs. Cela entraînait un défaut supplémentaire nécessitant qu’un électricien réarme plusieurs disjoncteurs. Lors d’une coupure liée à une tempête, l’usine est restée arrêtée 26 heures en raison d’une séquence de transfert défaillante.

Le responsable de la maintenance a noté plus tard qu’ils avaient envisagé deux autres marques d’ATS. L’une était moins chère mais ne répondait pas à l’exigence de l’usine d’un temps de transfert court. L’autre offrait de meilleures performances mais était livrée avec un contrôleur propriétaire qui rendait les modifications difficiles pour le personnel interne.

Pourquoi l'inverseur de source automatique SWQ1-63N ?

L’usine a choisi le SWQ1-63N de SINGI après avoir comparé trois options. La décision s’est résumée à trois facteurs :

• Conformité à l'IEC 60947-6-1. Le SWQ1-63N est conçu et testé selon la norme internationale relative aux équipements de commutation de transfert à basse tension, ce qui signifiait que l’usine pouvait vérifier ses performances de fonctionnement et son temps de transfert sans se fier uniquement aux affirmations du fabricant.
• , transfert fiable. Le commutateur est dimensionné pour un temps de transfert inférieur à 2 secondes, ce qui était essentiel pour maintenir le pasteurisateur en fonctionnement et éviter les pertes de produit.
• Maintenance simple. Le SWQ1-63N utilise un mécanisme à entraînement par moteur avec un indicateur mécanique clair. Les électriciens de l’usine pouvaient l’inspecter et l’entretenir eux-mêmes sans faire appel à un spécialiste.

Un autre facteur était la capacité du commutateur à gérer les courants d’appel de l’usine. Chaque ligne de production comporte plusieurs moteurs qui démarrent simultanément, et les capacités nominales de fermeture et de coupure du SWQ1-63N répondaient à cette demande sans déclassement.

Mise en œuvre : adaptation du système électrique existant

Le projet a duré trois jours du début à la fin. L’usine disposait d’une salle électrique dédiée avec l’espace nécessaire pour un nouveau coffret, de sorte que l’installation n’a pas nécessité d’extension du bâtiment.

Les étapes clés ont été les suivantes :

• Isoler l’alimentation du réseau et l’alimentation du groupe électrogène afin de câbler en toute sécurité le nouvel ATS dans le tableau de distribution existant.
• Montage du SWQ1-63N sur un support mural à côté du disjoncteur du groupe électrogène.
• Tirer le câblage de commande depuis les bornes de signal de démarrage du groupe électrogène jusqu’au contrôleur de l’ATS.
• Programmation des seuils de tension et de fréquence pour les deux sources.
• Réalisation d'un test de transfert en pleine charge dans des conditions de coupure simulées.

La principale difficulté a été de coordonner l’essai avec le distributeur d’électricité. L’usine avait besoin d’une véritable perte du réseau pour vérifier le comportement du transfert, mais le distributeur ne pouvait pas programmer une coupure contrôlée à bref délai. L’équipe de maintenance a résolu ce problème en utilisant un groupe électrogène portable comme source temporaire et en simulant une défaillance du réseau par l’ouverture du disjoncteur principal lors d’une commutation de ligne planifiée. Cet essai a confirmé un temps de transfert de 1,7 seconde, bien dans la fenêtre requise.

Résultats quantifiés : disponibilité, économies de coûts et retour sur investissement

Au cours des 12 mois suivant l’installation du SWQ1-63N, l’usine a subi 16 perturbations du réseau. Les 16 transferts automatiques ont tous réussi, et le groupe électrogène a démarré et accepté la charge à chaque fois. Le temps de transfert moyen était de 1,8 seconde, et aucune ligne de production n’a été arrêtée à cause de la commutation elle-même.

Comparaison de la même période de 12 mois avec l'année précédente :

• Les pertes liées aux coupures sont passées de 42 000 $ par événement à 13 400 $ par événement — une réduction de 68 %.
• Le temps d'arrêt annuel total causé par des événements électriques est passé de 5,2 heures à 1,1 heure.
• Les produits gaspillés en raison des interruptions de courant ont chuté de 74 %. L'usine a économisé 312 000 $ en pertes de production et en main-d'œuvre évitées la première année.

L’unité SWQ1-63N et son installation ont coûté 9 800 $. Le délai de retour sur investissement était inférieur à deux mois.

Au-delà des économies directes, la fiabilité de livraison de l’usine à ses clients de détail s’est améliorée. Le taux d’expéditions dans les délais est passé de 96,2 % à 99,1 %, car l’usine ne manquait plus les échéances de commande après des incidents sur le réseau.

Retours clients

Don, le responsable de maintenance de l’usine, l’a dit sans détour : « Nous retenions notre souffle chaque fois que des nuages arrivaient. Aujourd’hui, l’interrupteur fait son travail. J’ai examiné les journaux d’événements après chaque coupure, et le SWQ1-63N n’a jamais manqué d’effectuer le transfert. C’est l’équipement le plus fiable de notre salle électrique. »

Le directeur des opérations de l’usine a ajouté : « Le commutateur s’est amorti dès la première saison de tempêtes. Si nous l’avions installé il y a des années, nous aurions économisé bien plus d’un million de dollars. »

Leçons pour d'autres sites

Trois leçons de ce projet s’appliquent à toute usine de fabrication qui dépend d’un commutateur automatique de transfert :

• Testez le temps de transfert réel en charge, et non à vide. Le seul essai pertinent est un transfert à pleine charge avec les moteurs en fonctionnement, car les chutes de tension pendant l’appel de courant des moteurs affectent la réponse du groupe électrogène.
• Choisissez un inverseur que votre propre équipe de maintenance peut entretenir. Les contrôleurs propriétaires peuvent offrir des fonctions supplémentaires, mais ils nécessitent le support de l’usine. La conception ouverte du SWQ1-63N a maintenu un dépannage simple.
• Prévoyez une simulation contrôlée si le distributeur d’électricité ne peut pas fournir une coupure programmée. Un groupe électrogène temporaire et l’ouverture du disjoncteur principal permettent un essai réaliste sans attendre un véritable incident sur le réseau.

Si le projet était répété, l’usine installerait un second SWQ1-63N sur l’alimentation séparée du stockage frigorifique, car cette zone fonctionne avec un commutateur de transfert manuel et reste exposée à 20 minutes d’arrêt lors d’une coupure prolongée. C’est la prochaine amélioration sur la liste.

Références

[1] IEC 60947-6-1:2021, Appareillage de basse tension – Partie 6-1 : Équipements de commutation de transfert. https://webstore.iec.ch/publication/60947-6-1

[2] Reliability analysis of automatic transfer switches in power supply systems, Energies, 2022. https://doi.org/10.3390/en15031024

[3] Robust automatic transfer switch system for grid/solar PV/genset sources, AIJASET, 2024. https://doi.org/10.25077/aijaset.v5i02.219