Les décharges partielles : un ennemi discret à surveiller de près

12/10/2021

Les décharges partielles, peu de gens savent ce dont il s’agit réellement. Pourtant, même si elles s’apparentent à des incidents mineurs, celles-ci peuvent avoir des conséquences dévastatrices. Par des fréquences répétées, elles détériorent l’isolation des câbles et de l’appareillage électrique et provoquent à terme des pannes, des arrêts de la production, des problèmes de sécurité, voire des incidents pouvant mener à des blessures graves ou à la mort. D’après de nombreuses recherches, les décharges partielles seraient à l’origine de 85% des pannes des équipements moyenne et haute tension. Comment s’en protéger ? Contrairement à ce que l’on pourrait penser, les stratégies pour éviter ce genre de catastrophes sont relativement simples et peu coûteuses à mettre en place.

Comment et où se produit ce phénomène?

Mais avant de parler de solutions, il est utile de comprendre ce que l’on entend par décharge partielle. Pour diverses raisons (mauvaise conception, mauvaise installation, défaut de matériaux, contamination ou vieillissement), un système d’isolation peut se montrer à un moment donné incapable de résister au champ électrique qui lui est appliqué. Il en résulte une impulsion de courant de faible énergie et de courte durée (de l’ordre de la microseconde) qui circule à travers ou sur la surface de l’isolant. S’il s’agit d’une décharge partielle interne, celle-ci érode l’isolant de l’intérieur par sa chaleur et son ionisation. Dans le cas d’une décharge partielle en surface, elle provoque la dégradation des molécules d’air en oxygène (ozone) et en azote (oxyde nitrique). L’oxyde nitrique forme de l’acide nitrique qui érode l’isolant de l’extérieur. En règle générale, la décharge partielle ne se produit que sur les équipements fonctionnant à 3,3 kV phase à phase ou plus : l’appareillage, les transformateurs, les enroulements de stator et les câbles d’alimentation.  

Prise isolément, la décharge partielle n’a pas de graves conséquences. Elle se contente, si l’on peut dire, de provoquer une surchauffe de l’isolant. Par contre, son apparition répétée dans le temps va avoir un effet cumulatif qui peut entraîner des dommages par décomposition chimique.

Comment surveiller ses équipements moyenne et haute tension?

Grâce à l’amélioration des capteurs, de l’électronique et de la mémoire, la surveillance de la décharge partielle est devenue plus accessible financièrement parlant. Elle s’est aussi considérablement simplifiée. Un outil unique et simple à utiliser, assorti d’accessoires pour faciliter la prise de mesure, suffit pour détecter et analyser la décharge partielle sans interrompre l’alimentation électrique tout en protégeant le personnel de maintenance. 

Il existe plusieurs moyens de mesure pour détecter les irrégularités dans les équipements moyenne et haute tension. Le premier consiste à utiliser un capteur TTT (Tensions de Terre Transitoires) ou TEV (Transient Earth Voltages). La décharge partielle génère des impulsions électromagnétiques à haute fréquence appelées tensions de terre transitoires. Ces signaux se déplacent sur les surfaces intérieures de l’appareillage et trouvent leur chemin vers l’extérieur à travers les interstices de la charpente métallique. Un capteur TTT placé à l’extérieur peut mesurer ces impulsions. Il est particulièrement efficace pour la décharge partielle interne qui ne présente généralement aucun indice visuel, olfactif ou sonore. 

Une autre méthode consiste à mesurer les ultrasons produits par la décharge partielle. Lorsqu’une décharge partielle se produit, les électrons sont déplacés et se frictionnent pour engendrer des ultrasons. Ceux-ci ont une fréquence trop élevée pour l’oreille humaine et doivent être convertis dans une plage audible. Plusieurs appareils permettent de détecter ces ultrasons en fonction de la configuration des lieux : des capteurs flexibles pour les endroits difficiles d’accès, des sondes de contact pour les chambres scellées et des micros directionnels pour les équipements aériens ou à distance. 

Il est également possible de tester les décharges partielles de câbles grâce à des boucles RFCT (Radio Frequency Current Transformer) installées autour de la connexion de terre ou de la sangle entre la gaine du câble et l’appareillage mis à la terre. Lorsqu’une décharge partielle a lieu dans l’isolant du câble, un pic de tension s’échappe par la tresse de terre et la boucle RFCT l’identifie rapidement. 

Toutes ces inspections sous tension vont permettre aux opérateurs de comprendre l’état actuel de l’équipement et de prendre les bonnes décisions pour maintenir une exploitation maximale. Non, le réseau ne requiert pas pour l’instant d’inspection complémentaire. Oui, une inspection complémentaire est nécessaire et le réseau doit être mis hors tension.  

Que choisir : une surveillance permanente ou des tests périodiques?

Tout va dépendre du niveau de criticité des installations. Un complexe hospitalier, un data center, un aéroport, une compagnie de métro ou un gestionnaire de réseau d’électricité nécessitent un système de surveillance actif 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Toutes les données, collectées de manière continue, sont transmises via GPRS à un serveur dédié pour y être stockées. En cas d’anomalies, des spécialistes conseillent sur la marche à suivre en fonction de la gravité de la situation.  

Si vous voulez en savoir plus sur nos solutions de détection de la décharge partielle, consultez nos pages dédiées à l’UltraTev Plus2 et l’Astute HV Monitoring ou contactez-nous.

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