Comment détecter les décharges partielles ?

Qu’est-ce que la décharge partielle ?

Tout d’abord, un bref récapitulatif : une décharge partielle est une décharge électrique localisée qui ne comble que partiellement l’isolation entre les conducteurs. Cela peut se produire dans les cavités des isolants solides, le long de la surface des isolants ou dans les bulles de gaz des isolants liquides. Si rien n’est fait, la PD dégrade progressivement l’isolation, conduisant à une défaillance ultime.

1. Principes fondamentaux de la détection de la maladie de Parkinson

Toutes les méthodes de détection reposent sur la mesure des phénomènes physiques générés par l’activité PD :

Impulsions électriques :L'effet principal est une impulsion de courant rapide, à l'échelle de la nanoseconde-.

Émissions électromagnétiques :L'impulsion de courant rayonne de l'énergie électromagnétique, notamment des signaux radiofréquences (RF) et haute-fréquence.

Émissions acoustiques :La décharge crée une petite onde de choc, un « clic » audible ou ultrasonique.

Sous-produits chimiques- :La PD décompose les matériaux isolants, libérant des gaz spécifiques (comme l'ozone) et créant des changements chimiques.

2. Méthodes de détection primaires

Voici les principales méthodes, classées selon le phénomène qu'elles détectent.

A. Méthodes de détection électrique (la référence)

Il s’agit de la méthode la plus directe et quantitative, suivant la norme CEI 60270.

Comment ça marche :Il mesure la charge apparente (en picoCoulombs, pC) des impulsions de courant provoquées par la PD. Un condensateur de couplage et une impédance de détection forment un circuit pour capturer ces impulsions haute -fréquence.

Installation:

Un condensateur de couplage est connecté en parallèle à l'objet à tester.

Une impédance de mesure (Quadripole) est connectée en série avec le condensateur.

Un détecteur PD spécialisé mesure les impulsions, filtre le bruit et affiche les résultats.

Résultat clé :

Ampleur de la PD (pC) :La charge apparente de la décharge.

Phase-Modèle de décharge partielle résolue (PRPD) :Un graphique montrant l'ampleur et le nombre de décharges en fonction de l'angle de phase du cycle d'alimentation CA. Ce modèle est comme une « empreinte digitale » qui permet d'identifier letaperde PD (par exemple, interne, de surface ou corona).

Avantages :

Très sensible et quantitatif.

Fournit la mesure la plus précise de la gravité des décharges.

L'analyse PRPD est excellente pour le diagnostic des pannes.

Inconvénients :

Nécessite une connexion électrique directe à l'appareil haute-tension.

Nécessite souvent de mettre l'actif hors ligne (test hors ligne).

Sensible aux interférences/bruit électriques.

B. Détection d'émission acoustique/ultrasonique (AE)

Il s'agit d'une méthode non-intrusive très populaire, en particulier pour les équipements sous tension.

Comment ça marche :Il utilise des capteurs à ultrasons (ou capteurs d'émission acoustique) pour détecter les ondes sonores à haute fréquence (généralement de 20 kHz à 300 kHz) produites par le PD. Puisque l’audition humaine atteint environ 20 kHz, ce sont des « ultrasons ».

Installation:

Les capteurs sont placés à la surface de l'équipement (par exemple, cuve du transformateur, armoire de commutation).

Des « pistolets » à ultrasons portables sont utilisés pour le balayage général.

Plusieurs capteurs fixes peuvent être utilisés pour une surveillance permanente et pour trianguler l'emplacement exact de la source PD.

Résultat clé :

Niveau dB ultrasonique :L'intensité du son.

Son « sifflement » ou « crépitement » :De nombreux appareils sont équipés d'écouteurs pour entendre le signal ultrasonore hétérodyné (réduire-mixé).

Avantages :

Excellent pourlocaliser l'emplacement physiquedu PD.

Peut être utilisé sur des équipements sous tension (tests en ligne).

Insensible aux interférences électriques.

Inconvénients :

Le son est facilement atténué et bloqué par des barrières solides (par exemple, à l'intérieur d'une cuve de transformateur).

Pas aussi efficace pour quantifier la gravité (pC) de la décharge.

Le bruit de fond acoustique peut être un problème.

C. Détection d'un transformateur de courant à haute-fréquence (HFCT/RFCT)

Il s'agit de l'une des méthodes les plus courantes pour la surveillance en ligne des câbles, des appareillages de commutation et des transformateurs.

Comment ça marche :Une pince-sur le capteur HFCT est placée autour du fil de terre ou de la gaine du câble. Il agit comme un transformateur de courant réglé sur les hautes fréquences (généralement de 100 kHz à 50 MHz), détectant les impulsions de courant RF provenant du PD qui circulent vers la terre.

Installation:La pince est simplement placée autour du conducteur. Aucune connexion électrique directe à haute tension n’est nécessaire.

Résultat clé :

Amplitude et phase de l'impulsion PD.

Peut générer des modèles PRPD pour l’analyse.

Avantages :

Non-intrusif et facile à installer sur des équipements en direct.

Bonne sensibilité et fournit des données-résolues en phase.

Excellent pour la surveillance des câbles et des appareillages de commutation.

Inconvénients :

La sensibilité dépend de l'emplacement et de l'intégrité de la connexion à la terre.

Peut être affecté par les interférences radiofréquences (RFI).

D. Détection de tension transitoire de terre (TEV)

Largement utilisé pour tester les appareils de commutation-à revêtement métallique.

Comment ça marche :Lorsque la décharge se produit à l'intérieur d'un appareillage de commutation à revêtement métallique-, les impulsions de courant se propagent le long des surfaces métalliques internes. Au niveau des espaces ou des joints (comme les portes), ces impulsions se couplent à la surface extérieure, créant une tension de terre transitoire. Une sonde TEV mesure cette tension à l'extérieur du boîtier métallique.

Installation:Un compteur portatif doté d'une plaque de couplage capacitive est placé contre la surface métallique de l'appareillage.

Résultat clé :Ampleur du TEV en millivolts (mV).

Avantages :

Très rapide et simple pour vérifier l’état des appareillages de commutation.

Tests en ligne non-intrusifs.

Inconvénients :

Fournit une mesure relative, et non une valeur PC absolue.

L'étalonnage et l'interprétation peuvent être spécifiques au fabricant.

Principalement applicable aux équipements-à revêtement métallique.

E. Détection à ultra-haute-fréquence (UHF)

La première méthode de surveillance en ligne des transformateurs de puissance et des appareils de commutation à isolation au gaz (GIS).

Comment ça marche :Les événements PD émettent des ondes électromagnétiques dans la plage de fréquences ultra-haute- (300 MHz à 3 GHz). Les capteurs UHF (internes ou externes) sont des antennes qui détectent ces signaux.

Installation:

SIG :Les capteurs sont installés via des fenêtres diélectriques ou des coupleurs dans le réservoir GIS.

Transformateurs :Les capteurs peuvent être installés dans des vannes de vidange ou des ports dédiés.

Résultat clé :

Amplitude du signal UHF.

Modèles PRPD pour un diagnostic avancé.

Avantages :

Extrêmement sensible et immunisé contre les bruits externes à basse fréquence-.

Excellent pour la surveillance permanente en ligne des actifs critiques.

Peut localiser la source à l'aide des-différences de temps de vol-entre plusieurs capteurs.

Inconvénients :

Nécessite un équipement spécialisé, souvent coûteux.

L'étalonnage sur PC est très difficile.

L’installation dans un équipement existant peut être difficile.

F. Détection de produits chimiques/gaz

Analyse des gaz dissous (DGA) :Pour les transformateurs à huile-, le PD produit des gaz spécifiques comme l'hydrogène (H₂) et le méthane (CH₄). Le DGA de l’huile peut indiquer une activité PD.

Détection d'ozone :La PD dans l’air produit de l’ozone, qui peut parfois être senti ou détecté à l’aide de capteurs.

3. Un guide pratique-par-étape pour une enquête de base sur la MP

Pour un technicien débutant dans un appareillage ou une sous-station, une approche courante est la suivante :

Planification:Consultez les schémas unifilaires-et les données historiques des équipements. Identifiez les points chauds potentiels de la maladie de Parkinson.

Dépistage initial (TEV et ultrasons) :

Utilisez unCompteur TEVpour scanner les-panneaux d'appareillage à revêtement métallique. Enregistrez les niveaux de mV sur toutes les surfaces accessibles.

Simultanément, utilisez unPistolet à ultrasonspour écouter les décharges autour des traversées, des terminaisons de câbles et des évents.

Analyse des données et triangulation :

Si des lectures élevées sont trouvées, utilisez le capteur à ultrasons pour localiser précisément la source du son « clic ». Déplacez le capteur pour trouver le point d'intensité la plus forte.

Suivi-/Enquête détaillée (si nécessaire) :

Si une source sérieuse est suspectée, des méthodes plus avancées peuvent être nécessaires.

Tests hors ligne :Effectuez un test électrique standard CEI 60270 lors d'une panne planifiée pour quantifier le niveau de PD en PC.

Surveillance en ligne :Installez des capteurs HFCT sur les câbles de terre concernés pour une surveillance continue et une analyse PRPD.

Tableau récapitulatif des méthodes