Créer un système complet de diagnostic des décharges partielles

La création d’un système complet de diagnostic des décharges partielles est essentielle pour surveiller et évaluer l’état de l’isolation électrique dans les équipements à haute tension. Cet article explique comment développer un tel système, en mettant l’accent sur les concepts, les composants et les méthodologies clés.

Introduction

La dégradation de l’état de l’isolation dans les systèmes à haute tension peut être causée par différents facteurs, notamment les décharges partielles (DP). Les décharges partielles sont de petites décharges électriques qui ne traversent pas complètement l’isolation entre les conducteurs. Elles détériorent progressivement l’isolation et finissent par provoquer une rupture (perte totale d’isolation). Le développement d’un système complet de diagnostic des décharges partielles est essentiel pour la détection précoce, la surveillance en temps réel et l’amélioration de la prévision de la durée de vie des équipements à haute tension.

Comment les décharges partielles se développent-elles ?

Les décharges partielles se produisent dans des régions localisées à l’intérieur ou à la surface de l’isolation en raison de petites ruptures du matériau diélectrique. Au fur et à mesure que l’isolation se dégrade, la fréquence et l’intensité de ces décharges augmentent. Elles se caractérisent par des impulsions électromagnétiques de courte durée et de haute fréquence, qui peuvent être détectées et analysées pour évaluer l’état de l’isolation.

Pour qu’une décharge partielle se produise, le système doit présenter au moins l’un des facteurs de déclenchement suivants :

• Gradient de tension : Une différence de potentiel électrique élevée à travers l’isolation.
• Gradient de pente : Changements rapides dans la distribution du champ électrique, en particulier lors des pics de tension.
• Gradient de vitesse : Variations rapides de la tension, telles que celles provoquées par les convertisseurs de puissance ou les commutations.

Quels sont les principaux types de décharges partielles ?

Il existe trois formes de décharges partielles :

• Décharge interne : Causée par des matériaux isolants inhomogènes entraînant des points faibles à l’intérieur de l’isolation.
• Décharge externe : En raison de la contamination de la surface ou d’une distance d’isolation insuffisante, en particulier dans les environnements extérieurs.
• Décharge Corona : Elle se produit dans les régions où l’intensité du champ électrique est élevée à proximité des conducteurs, souvent en raison de la géométrie ou de l’espacement des conducteurs.

Qu’est-ce que la chaîne de mesure de la décharge partielle ?

Premièrement, le capteur de mesure détecte l’impulsion électromagnétique, soit directement via un diviseur capacitif, soit indirectement par le flux de courant à l’aide d’une bobine de Rogowski. Ensuite, le faible signal de décharge partielle doit être amplifié à l’aide d’un amplificateur de correction.

Enfin, l’unité de traitement locale élimine le bruit ambiant et traite l’impulsion de DP pour en identifier l’occurrence et l’ampleur. Des méthodes de traitement à large bande et à bande étroite sont utilisées pour filtrer le bruit et extraire le signal de DP avec précision.

Toutes les données collectées sont archivées et présentées dans un système avancé, tel que PD Doctor. Ce système enregistre des informations essentielles, telles que l’heure de la décharge, sa magnitude et la phase de l’harmonique fondamentale à laquelle elle s’est produite. Il fournit également une surveillance automatisée et des diagnostics en temps réel qui avertissent l’utilisateur en cas d’événement, et utilise l’intelligence artificielle pour prédire la durée de vie restante de l’équipement sur la base des tendances de l’activité de DP.

Comment reconnaître les décharges partielles ?

Pour détecter les décharges partielles, nous utilisons la détection d’impulsions électromagnétiques. Les décharges partielles génèrent des impulsions électromagnétiques dont la forme est similaire à celle des impulsions de Dirac, avec un large spectre de fréquences ressemblant à du bruit blanc. Ces impulsions peuvent être détectées dans différentes bandes de fréquences et leurs propriétés peuvent être analysées à des fins de diagnostic.

Il existe plusieurs techniques de détection possibles. Pour obtenir la meilleure réponse en fréquence, il convient d’utiliser la détection active avec un diviseur capacitif ou résistif directement connecté à l’équipement à haute tension ou des capteurs capacitifs attachés aux parties isolées du câble. Une autre méthode, moins sensible, consiste à mesurer le courant de fuite induit dans le conducteur à l’aide de bobines de Rogowski ou d’antennes UHF qui captent les émissions haute fréquence des DP sans qu’il soit nécessaire de les relier physiquement au circuit haute tension.

Comment évaluer les données mesurées ?

Les limites de l’activité de DP, qui définissent les zones opérationnelles, sont basées sur les recommandations du fabricant et les données de terrain des opérateurs. Les diagnostics continus en ligne, par opposition aux diagnostics hors ligne, permettent une surveillance en temps réel et une identification plus rapide des conditions de défaillance, réduisant ainsi le risque de pannes inattendues.

Cela permet une évaluation de base de l’atteinte de certains seuils nécessitant un examen plus approfondi, la localisation de la source de décharge en installant des capteurs aux deux extrémités d’un câble et le calcul de la durée de vie résiduelle de l’isolation de l’équipement grâce à des algorithmes prédictifs.

Pour les diagnostics hors ligne, des enregistreurs de DP portables peuvent être déployés aux points critiques du système. Ces appareils stockent les données d’activité de DP sur une carte SD en vue d’une analyse ultérieure. Cette méthode est utile lorsqu’il n’est pas possible d’effectuer une surveillance continue en ligne, car elle constitue une étape intermédiaire permettant d’évaluer l’état de l’isolation au cours de la maintenance programmée.

Conclusion

La création d’un système complet de diagnostic des décharges partielles implique plusieurs étapes, depuis la détection et le filtrage des signaux de DP jusqu’à leur analyse et leur archivage en vue d’une prédiction de la durée de vie. Grâce aux systèmes modernes, tels que PD Doctor, les opérateurs peuvent assurer des diagnostics en temps réel, prévenir les défaillances soudaines et optimiser la durée de vie des équipements. À mesure que les systèmes d’isolation se dégradent, la surveillance des DP est un outil indispensable pour maintenir la sécurité et la fiabilité des équipements à haute tension.

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