La décharge partielle est un « signal précoce » de dégradation de l'isolation dans les équipements électriques à haute tension, mais le signal qu'elle génère est extrêmement faible et possède une large bande de fréquences, s'étendant de plusieurs kilohertz à plusieurs gigahertz. Si la plage de fréquence n'est pas sélectionnée correctement, soit le véritable signal de décharge sera manqué, soit les interférences de communication sur site et le bruit du convertisseur de fréquence seront signalés comme une décharge partielle. L'équipe technique de Wuhan UHV Power Technology Co., Ltd. a souligné que le choix de la gamme de fréquences est essentiellement un point d'équilibre entre la « sensibilité » et la « capacité anti-interférence », et ce point d'équilibre dépend du type d'équipement testé et de l'environnement électromagnétique sur site.
Cinq bandes de fréquences grand public, chacune avec son propre « champ de bataille »
À l'heure actuelle, les principales bandes de fréquences de détection de décharges partielles dans l'industrie sont grossièrement divisées en cinq catégories, chacune avec des limites applicables claires.
La plage de basses fréquences (10 kHz ~ 1 MHz) est la méthode traditionnelle du courant pulsé. Cette méthode est approuvée par des normes telles que CEI 60270 et GB/T 7354-2018. Il mesure directement la charge des impulsions de décharge via des condensateurs de couplage et peut fournir des résultats quantitatifs en unités picoku (pC).
La méthode du courant haute fréquence (HFCT, 3 MHz ~ 30 MHz) augmente la fenêtre de fréquence d'un ordre de grandeur. Le capteur est fixé sur la couche de blindage du fil de terre ou du câble de l'appareil, couplé au courant haute fréquence induit par l'impulsion de décharge dans le circuit de mise à la terre. Cette bande de fréquence évite le bruit de fréquence industrielle et la plupart des interférences basse fréquence, tandis que l'énergie des impulsions de décharge reste considérable dans cette plage. Selon les données techniques de l'industrie, l'atténuation du signal de la méthode du courant haute fréquence dans les câbles en polyéthylène réticulé n'est que de 0,5 dB/100 m, ce qui peut prendre en charge la détection de segments de câble longue distance. HFCT est la principale méthode d’inspection en direct et de surveillance en ligne d’équipements tels que les câbles, les transformateurs et les réacteurs.
La méthode de tension de terre transitoire (TEV, 3 MHz-80 MHz) est conçue pour les équipements sous enveloppe métallique. Lorsqu'une décharge se produit à l'intérieur de l'appareillage de commutation, des impulsions de courant rapides provoqueront des changements de potentiel transitoires au niveau des joints, des brides et des connexions de mise à la terre de l'armoire. Les capteurs TEV peuvent capter ce signal à la surface de l'armoire. Ses caractéristiques ne nécessitent pas de connexions électriques, sont simples à utiliser et conviennent à une inspection rapide des appareillages. Cependant, la force du signal TEV est fortement affectée par la structure de l'armoire et l'état de couplage des capteurs, et il n'est pas approprié de comparer directement les lectures sur différentes armoires horizontalement.
La méthode ultra-haute fréquence (UHF, 300 MHz ~ 3 GHz) est actuellement la solution anti-interférence la plus robuste. Le temps de montée de l'impulsion de décharge est extrêmement court et l'énergie spectrale correspondante est toujours concentrée dans la bande ultra-haute fréquence. La bande de fréquences UHF est éloignée de la fréquence électrique, de la radiodiffusion et de la plupart des bruits industriels, avec un rapport signal/bruit extrêmement élevé, et peut capturer des signaux de décharge extrêmement faibles. L'équipement SIG est le principal champ de bataille de l'UHF : la cavité métallique coaxiale elle-même est un guide d'ondes électromagnétique naturel, où les signaux UHF se propagent avec une atténuation minimale, et le boîtier peut également protéger les interférences externes. La détection de décharge interne des transformateurs immergés dans l'huile s'applique également à l'UHF. Cependant, il convient de noter que l'UHF fournit principalement des amplitudes relatives et que pour obtenir des résultats quantitatifs au niveau pC, l'étalonnage doit encore être effectué en conjonction avec la méthode standard du courant pulsé.
La méthode ultrasonique (AE, 20 kHz ~ 300 kHz) emprunte une autre voie : mesurer les ondes sonores au lieu des signaux électriques. Les ondes de vibration mécaniques générées par la décharge sont reçues par des capteurs piézoélectriques situés à la surface de l'équipement et ne sont absolument pas affectées par les interférences électromagnétiques. Le positionnement des décharges de surface des appareillages de commutation et des SIG, l'investigation des sources sonores anormales dans les traversées des transformateurs et les ondes ultrasonores sont autant d'outils efficaces. Sa faiblesse est que l'atténuation de la propagation du signal à l'intérieur de l'appareil est relativement importante et que sa sensibilité aux décharges internes profondes n'est pas aussi bonne que l'UHF.
La première étape de la sélection : regarder d’abord l’équipement, puis regarder l’environnement
Une fois les caractéristiques techniques de chaque bande de fréquences déterminées, la logique de sélection devient claire. Les techniciens UHV de Wuhan soulignent à plusieurs reprises un principe lors de l'analyse des systèmes de détection de décharges partielles : la plage de réponse en fréquence doit correspondre aux caractéristiques du signal de l'équipement testé, et l'erreur provoquée par une inadéquation de fréquence est souvent plus grave que le problème de précision de l'instrument lui-même.
Au niveau pratique, l'UHF est la méthode privilégiée pour la détection des décharges internes des appareillages SIG et sous enveloppe métallique, combinée à la vérification du positionnement par ultrasons ; L'évaluation de l'état d'isolation des câbles et des enroulements du transformateur, ainsi que le signal de courant haute fréquence du HFCT, peuvent mieux refléter les caractéristiques de décharge dans le circuit de mise à la terre ; La combinaison du TEV et des ondes ultrasonores est la plus efficace pour l’inspection quotidienne des appareillages. Il s’agit dans les deux cas d’inspections non invasives qui ne nécessitent pas de coupure de courant ni de démontage d’équipement. Si l'objectif est d'obtenir une valeur pC quantitative conforme à la norme CEI 60270, comme des tests en usine ou des tests de type, il est alors nécessaire de revenir à la méthode standard du courant impulsionnel dans la plage des basses fréquences.
L'environnement électromagnétique sur site est un autre facteur décisif. Dans les endroits où les sources d'interférences sont denses, comme les sous-stations et les installations industrielles, les instruments basse fréquence sont facilement submergés par les signaux des convertisseurs de fréquence, des redresseurs et des stations de base de communication.
Gamme de fréquence réglable : un indicateur de sélection sous-estimé
Il convient de noter que la fréquence de mesure de certainstesteurs de décharges partiellesn'est pas une valeur fixe, mais peut être ajustée dans une certaine plage. Cette conception réglable présente une grande valeur dans la pratique : en cas d'interférences graves sur site, la bande passante peut être resserrée, sacrifiant une partie de l'énergie du signal en échange d'un rapport signal/bruit plus élevé ; Dans les environnements de laboratoire avec une interférence minimale, une large bande passante peut être utilisée pour obtenir des formes d'onde d'impulsion de décharge plus complètes.
Lors de la sélection, si vous regardez uniquement le paramètre général « plage de fréquences 10 kHz ~ 1 MHz », il est facile de négliger l'adaptabilité sur site apportée par le réglage de la fréquence. Pour les unités d'exploitation et de maintenance qui doivent basculer entre plusieurs environnements, la plage de fréquences réglable est plus pratique que la « large bande » elle-même.
La gamme de fréquences est le premier seuil de sélection d'untesteur de décharge partielleet aussi l'endroit le plus facile où marcher. Sauter cette étape pour comparer la sensibilité, le nombre de canaux ou la fonctionnalité d'analyse entraîne souvent l'achat d'un appareil avec de beaux paramètres mais pas réellement utilisable. Tout d’abord, déterminez dans quelle bande de fréquences l’appareil testé « parle », puis choisissez un instrument capable de comprendre cette bande de fréquences. La direction de la sélection ne sera pas fausse.