- Décharge Partielle
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Décharge partielle
Dans le domaine de l'électricité, une décharge partielle (DP) est une décharge qui ne court-circuite que partiellement l'isolement entre conducteurs" [1]sous l'effet d'une forte tension (HTB ou HTA).
Sommaire
Mécanisme
Les décharges partielles prennent naissances dans un défaut d'un diélectrique solide ou dans une bulle au sein d'un liquide diélectrique. Elles peuvent également apparaitre à l'interface conducteur-diélectrique.
Les décharges partielles dans un diélectrique ont le plus souvent lieu dans une bulle gazeuse : la permittivité du gaz étant très inférieure à celle du matériau environnant, un champ électrique beaucoup plus important que celui existant sur une distance équivalente au sein de l'isolant apparait. Si cette tension dépasse la limite de rigidité diélectrique pour le gaz contenu par la bulle, une décharge partielle a lieu.
Une fois amorcée, la décharge va progressivement détériorer l'isolant solide ou liquide, dabord à la surface de la cavité, puis plus en profondeur , pouvant conduire finalement à un claquage aux bornes du diélectrique et à la destruction de l'installation. Ce phénomène peut être limité lors de la fabrication de l'équipement par sa conception, par la qualité des matériaux utilisés, et par la qualité de la fabrication (absence de bulles). L'absence de décharge partielle peut être vérifiée par des méthodes de détection, aussi bien pendant la fabrication que pendant la durée de vie de l'installation. La prévention des décharges partielles constitue donc un enjeu capital pour les industries électriques en vue d'assurer un service de qualité sur le long-terme.
Modèle électrique
Un isolant contenant une cavité peut être modélisé par deux condensateurs en parallèle. Le premier condensateurs représentant la combinaison en parallèle des capacités en série avec la bulle et de la capacités de la bulle, le second représentant la capacités de l'échantillon sans la bulle.
Courants de décharge partielle
Une décharge partielle peut être détectée par de très faibles variations dans le courant traversant l'équipement sous tension. De faible intensité et de durée réduite, ces courants sont difficiles à mesurer.
Charge apparente
La variation de charge entrainée par une décharge partielle n'est, en général, pas directement mesurable. On utilise donc la charge apparente (q) qui est déduite de la variation de tension qu'entraine, aux bornes de l'installation, la présence d'une décharge partielle :
- q = CbΔ(Vc)
La charge apparente n'est pas égale à la variation de charge entrainée par la décharge partielle mais en donne une meilleure approximation que ΔVa. Elle est de l'ordre du picocoulomb.
Détection des décharges partielles
Les courants entrainés par une décharges partielles sont de très faible durée (avec un temps de montée de l'ordre de la nanoseconde) et ressemble sur un oscilloscope à une série d'impulsions apparemment aléatoires, facile à confondre avec un bruit blanc. Pourtant, après que l'on ait compris l'importance de ce phénomène dans l'industrie électrique, de nombreuses méthodes de détection ont été mises au point.
Observation des courants de décharge
La méthode la plus simple est d'estimer l'intensité des phénomènes transitoires sur l'installation en charge ou soumise à une tension en créneau. L'inconvénient de cette méthode, outre la difficulté d'indentifier des phénomènes aussi rapide, est la necessité d'acceder à l'installation alors qu'elle se trouve sous très haute tension.
Utilisation de filtre passe-haut
On utilise un filtre passe-haut ou passe-bande de faible facteur de qualité, par exemple un circuit RLC parallèle, qui tend à atténuer l'harmonique fondamentale de la tension (50 hertz en Europe) et à amplifier les phénomènes rapides provoqués par une décharge partielle.
Méthode acoustiques
Mesure des champs électriques
Très difficile à mettre en œuvre, les mesures de champs électriques ne sont utilisées que lorsque l'on ne cherche pas à détecter les décharges partielles mais à en mesurer précisément l'importance. Pour une mesure de meilleure qualité des décharges partielles, l'appareil à mesurer peut être placé dans une cage de Faraday, à l'abri des perturbations électriques extérieures.
Effets des décharges partielles sur les matériaux isolants
Les effets des décharges partielles dans installations haute tension comprenant des matériaux isolants solides peuvent être dramatiques, aboutissant à la destruction complète (par explosion) de l'installation. Ces décharges entrainent des dommages irréversibles, aussi bien physiques que mécaniques, des matériaux isolants. Ces dommages sont causés par l'énergie libérée par les décharges, sous forme d'électrons, d'ions ou d'ultraviolets, par l'apparition d'ozone attaquant les parois des cavités, la libération de gaz sous haute pression et des réactions chimiques qui ont tendance à augmenter la conductivité de l'isolant autour de la cavité, autant de phénomènes qui tendent à accélérer et à étendre la dégradation du matériel.
Normes internationales
- CEI 60270:2000/BS EN 60270:2001 "High-Voltage Test Techniques - Partial Discharge Measurements"
- IEEE 400-2001 "IEEE Guide for Field Testing and Evaluation of the Insulation of Shielded Power Cable Systems"
Voir aussi
Liens externes
Références
- ↑ définition suivant norme CEI 60270
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Catégorie : Électrotechnique
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