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Décharges partielles : ennemies de l’isolation
L’isolation joue un rôle essentiel dans l‘appareillage électrique de moyenne et haute tension, notamment les transformateurs, les câbles et les armoires de commutation. Elle se présente sous forme solide, liquide et gazeuse. Les matériaux isolants courants comprennent l’air, l’hexafluorure de soufre (SF6), le papier kraft, le polyéthylène réticulé (XLPE), l’huile minérale et les esters synthétiques.
Le rôle principal de l’isolation dans l‘appareillage haute tension est de servir de barrière empêchant le courant électrique de s’échapper par des voies non intentionnelles, un peu comme un mur de prison empêche les détenus de s’évader. Cette barrière critique garantit un fonctionnement sûr et fiable de l’équipement.
Comme les murs d’une prison, l’isolation sépare les zones à haute et à basse tension. Lorsque ces « murs » isolants sont défaillants, le courant fuit par des voies non intentionnelles, comme un prisonnier qui s’échappe, provoquant souvent des courts-circuits et des arcs électriques qui perturbent gravement le fonctionnement de l’équipement.
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Qui est responsable?
Les décharges partielles (DP) sont une cause fréquente de défaillance de l’isolation. Elles se produisent lorsqu’un champ électrique puissant ionise le milieu et produit de petites étincelles. La décharge partielle peut se former à l’intérieur de l’isolation ou le long de ses surfaces et interfaces.
Chaque décharge partielle provoque des changements chimiques qui peuvent altérer la structure moléculaire de l’isolant. Certains changements sont réversibles, mais des décharges répétées à haute énergie dégradent le matériau diélectrique à la longue. Pour reprendre l’analogie avec la prison, un prisonnier qui frappe le mur une seule fois causera peu de dégâts, mais des coups répétés ou multiples peuvent causer des dommages importants.
L’affaiblissement de l’isolation causé par les décharges partielles, peut entrainer la détérioration des zones adjacentes, entraînant des décharges partielles plus importantes et des conséquences plus graves. À la longue, ce processus peut provoquer une dégradation complète de l’isolation et causer un claquage. Tout comme une petite fissure dans le mur d’une prison peut se transformer en trou et permettre à un prisonnier de s’évader, des contraintes répétées peuvent entraîner l’effondrement complet – un résultat que personne ne souhaite.
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L’isolation vieillit naturellement avec le temps, ce qui la rend plus vulnérable à la dégradation. Cependant, la détection des premiers signes de détérioration permet d’en gérer les répercussions et de planifier pour le futur. Dans l’analogie de la prison, le résultat aurait été différent si on effectuait des inspections régulières à l’aide de méthodes appropriées. Patrouiller le long des murs au lieu de simplement surveiller depuis la tour permettrait de détecter plus rapidement les trous ou les points faibles et de prévenir les évasions. Même s’il n’est pas possible de réparer un trou dans l’immédiat, la section peut être reconstruite. Le même principe s’applique à l’entretien de l’isolation.
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Comment détecter les problèmes avant qu’ils ne s’aggravent
La mesure des décharges partielles en ligne ou hors ligne permet de détecter les décharges partielles dans le système isolant. Ces mesures détectent les défauts microscopiques dans l’isolation, alors que d’autres tests, comme les tests de tenue diélectrique, permettent d’évaluer l’état général du système isolant. Les décharges partielles peuvent également être localisées dans certains cas. Par ailleurs, certains types d’isolation tolèrent mieux les décharges partielles que d’autres. Enfin, il existe des exigences précises en matière de niveau de décharge partielle pour chaque classe d’équipement, comme 5 pC pour les câbles électriques isolés ou 250 pC pour les transformateurs de puissance.
Les tensions d’amorçage et d’extinction des décharges partielles sont aussi des facteurs critiques. Elles permettent de déterminer si les décharges partielles se produiront pendant le fonctionnement normal, et si elles s’arrêteront d’elles-mêmes si la tension d’extinction est supérieure à la tension de service. Sinon, les décharges partielles resteront actives, dégradant progressivement l’isolation et provoquant à terme la rupture de l’isolation et la défaillance de l’équipement.
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À quel point cela peut-il être grave?
Les défaillances surviennent souvent de manière subite, causant d’importants dommages collatéraux et des pertes de production. Les réparations importantes peuvent entraîner de longs arrêts de service. Cependant, si on planifie un arrêt de service en vue de mesurer et d’évaluer les décharges partielles, les gestionnaires d’actifs seront en mesure d’estimer la durée de vie restante d’un actif, d’en planifier l’entretien ou le remplacement et de réduire au minimum le temps d’arrêt total.
Si vous souhaitez en savoir plus sur la manière dont l’évaluation des décharges partielles peut vous aider à gérer vos actifs moyenne et haute tension, n’hésitez pas à communiquer avec un de nos experts dès aujourd’hui.
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