Avec la mesure de décharge partielle, l’état diélectrique de l’équipement haute tension peut être évalué, et l’arbre électrique dans l’isolation peut être détecté et localisé. La mesure de décharge partielle peut localiser la partie endommagée d’un système isolé.
Les données collectées lors des essais de décharge partielle sont comparées aux valeurs de mesure du même câble recueillies lors de l’essai d’acceptation ou aux normes de contrôle de la qualité en usine. Cela permet une classification simple et rapide de l’état diélectrique (neuf, fortement vieilli, défectueux) du dispositif testé et des mesures d’entretien et de réparation appropriées peuvent être planifiées et organisées à l’avance.
La mesure de décharge partielle s’applique aux câbles et accessoires avec divers matériaux isolants, tels que le polyéthylène ou le câble recouvert de plomb (PILC) isolé en papier. Des mesures de décharge partielle sont régulièrement effectuées pour évaluer l’état du système d’isolation des machines tournantes (moteurs et générateurs), des transformateurs et des appareillages isolés au gaz.
Système de mesure de décharge partiellemodifier
Un système de mesure de décharge partielle se compose essentiellement de:
- un câble ou un autre objet testé
- un condensateur de couplage de conception à faible inductance
- une alimentation haute tension avec un faible bruit de fond
- connexions haute tension
- un filtre haute tension pour réduire le bruit de fond provenant de l’alimentation
- un détecteur de décharge partielle
- Logiciel PC pour l’analyse
Un système de détection de décharge partielle pour les équipements électriques sous tension en service:
- un câble, un transformateur ou tout équipement d’alimentation MT/HT
- Bande passante de détection de capteur Ultra Haute Fréquence (UHF) 300 MHz – 1.5GHz
- Bande passante du transformateur de courant haute fréquence (HFCT) 500 kHz – 50 MHz
- Microphone à ultrasons avec fréquence centrale 40 kHz
- Capteur de contact acoustique avec bande passante de détection 20 kHz -300 kHz
- Capteur TEV ou condensateur de couplage 3 MHz-100 MHz
- Système d’analyse à résolution de phase pour comparer la synchronisation des impulsions à la fréquence CA
Le principe de la mesure de décharge partielledit
Un certain nombre de schémas de détection de décharge et de méthodes de mesure de décharge partielle ont été inventés depuis que l’importance de la PD a été prise en compte au début du siècle dernier. Les courants de décharge partielle ont tendance à être de courte durée et à avoir des temps de montée dans le domaine de la nanoseconde. Sur un oscilloscope, les décharges apparaissent comme des événements d’éclatement régulièrement espacés qui se produisent au sommet de l’onde sinusoïdale. Les événements aléatoires sont des arcs ou des étincelles.La façon habituelle de quantifier l’amplitude de décharge partielle est en picocoulombes. L’intensité de la décharge partielle est affichée en fonction du temps.
Une analyse automatique des réflectogrammes collectés lors de la mesure de décharge partielle – par une méthode appelée réflectométrie dans le domaine temporel (TDR) – permet de localiser les irrégularités d’isolation. Ils sont affichés dans un format de mappage de décharge partielle.
Une représentation en phase des décharges partielles fournit des informations supplémentaires, utiles pour l’évaluation du dispositif testé.
setupEdit d’étalonnage
Le changement de charge réel qui se produit en raison d’un événement PD n’est pas directement mesurable, par conséquent, la charge apparente est utilisée à la place. La charge apparente (q) d’un événement PD est la charge qui, si elle était injectée entre les bornes du dispositif testé, modifierait la tension aux bornes d’une quantité équivalente à l’événement PD. Cela peut être modélisé par l’équation:
q = C b Δ(V c) {\displaystyle q = C_{b} \Delta(V_{c})}
La charge apparente n’est pas égale à la quantité réelle de charge changeante sur le site de PD, mais peut être directement mesurée et étalonnée. La « charge apparente » est généralement exprimée en picocoulombes.
Ceci est mesuré en étalonnant la tension des pointes par rapport aux tensions obtenues à partir d’une unité d’étalonnage déchargée dans l’instrument de mesure. L’unité d’étalonnage est assez simple de fonctionnement et comprend simplement un générateur d’ondes carrées en série avec un condensateur connecté à travers l’échantillon. Habituellement, ceux-ci sont déclenchés optiquement pour permettre l’étalonnage sans entrer dans une zone dangereuse à haute tension. Les calibrateurs sont généralement déconnectés pendant les tests de décharge.
Méthodes de laboratoiredit
- Circuits de détection PD à large bande Dans la détection à large bande, l’impédance comprend généralement un circuit RLC à résonance parallèle à faible Q. Ce circuit tend à atténuer la tension d’excitation (généralement comprise entre 50 et 60 Hz) et à amplifier la tension générée par les décharges.
- Circuits de détection accordés (bande étroite)
- Méthodes de pont de décharge différentielle
- Méthodes acoustiques et ultrasonores
Méthodes de test sur le champmodifier
Les mesures sur le terrain excluent l’utilisation d’une cage de Faraday et l’alimentation en énergie peut également être un compromis par rapport à l’idéal. Les mesures sur le terrain sont donc sujettes au bruit et peuvent donc être moins sensibles.
Les tests de PD de qualité en usine sur le terrain nécessitent un équipement qui peut ne pas être facilement disponible, par conséquent, d’autres méthodes ont été développées pour la mesure sur le terrain qui, bien qu’elles ne soient pas aussi sensibles ou précises que les mesures normalisées, sont nettement plus pratiques. Par nécessité, les mesures sur le terrain doivent être rapides, sûres et simples si elles doivent être largement appliquées par les propriétaires et les exploitants d’actifs MT et HT.
Les tensions transitoires de terre (TEV) sont des pointes de tension induites à la surface de la ferronnerie environnante. Les TEV ont été découverts pour la première fois en 1974 par le Dr John Reeves d’EA Technology. Les TEV se produisent parce que la décharge partielle crée des pics de courant dans le conducteur et donc également dans le métal mis à la terre entourant le conducteur. Le Dr John Reeves a établi que les signaux TEV sont directement proportionnels à l’état de l’isolation pour tous les appareillages de même type mesurés au même point. Les lectures TEV sont mesurées en dBmV. Les impulsions TEV sont pleines de composants à haute fréquence et, par conséquent, le métal mis à la terre présente une impédance considérable à la terre. Par conséquent, des pointes de tension sont générées. Ceux-ci resteront sur la surface intérieure de la ferronnerie environnante (jusqu’à une profondeur d’environ 0,5 µm dans l’acier doux à 100 MHz) et boucleront autour de la surface extérieure partout où il y a une discontinuité électrique dans la ferronnerie. Il y a un effet secondaire par lequel les ondes électromagnétiques générées par la décharge partielle génèrent également des TEV sur la ferronnerie environnante – la ferronnerie environnante agissant comme une antenne. Les TEV sont un phénomène très pratique pour mesurer et détecter les décharges partielles car ils peuvent être détectés sans effectuer de connexion électrique ni retirer de panneaux. Bien que cette méthode puisse être utile pour détecter certains problèmes dans l’appareillage de commutation et le suivi de surface sur les composants internes, la sensibilité ne sera probablement pas suffisante pour détecter les problèmes dans les systèmes de câbles diélectriques solides.
La mesure par ultrasons repose sur le fait que la décharge partielle émettra des ondes sonores. La fréquence des émissions est de nature « blanche » et produit donc des ondes de structure ultrasonores à travers le composant électrique rempli de solide ou de liquide. À l’aide d’un capteur à ultrasons à structure à l’extérieur de l’article examiné, une décharge partielle interne peut être détectée et localisée lorsque le capteur est placé le plus près de la source.
Méthode HFCT Cette méthode est idéale pour détecter et déterminer la gravité de la PD par mesure d’intervalle de rafale. Plus les rafales se rapprochent du « passage à zéro de la tension », plus le défaut PD est grave et critique. La localisation de la zone de faille est réalisée à l’aide de l’EA décrit ci-dessus.
La détection de champ électromagnétique capte les ondes radio générées par la décharge partielle. Comme indiqué précédemment, les ondes radio peuvent générer des TEV sur la ferronnerie environnante. Des mesures plus sensibles, en particulier à des tensions plus élevées, peuvent être réalisées en utilisant des antennes UHF intégrées ou une antenne externe montée sur des entretoises isolantes dans la ferronnerie environnante.
La détection par coupleur directionnel capte les signaux émanant d’une décharge partielle. Cette méthode est idéale pour les joints et les accessoires, les capteurs étant situés sur les couches de demi-lune au niveau du joint ou de l’accessoire.