Quand et pourquoi utiliser la surveillance des décharges partielles pour les transformateurs

La surveillance des décharges partielles (PDM) sur les transformateurs n'est pas un concept nouveau. En tant qu'actif le plus coûteux d'une sous-station, ils font l'objet d'une surveillance et d'une analyse constantes. À tel point que certains contrôles peuvent sembler redondants. L'un des cas sur lesquels les clients nous interrogent est la nécessité d'une surveillance des décharges partielles en présence d'une analyse des gaz dissous (DGA). Les deux peuvent fournir un avertissement précoce des problèmes dans un transformateur, et les deux peuvent même fournir des informations sur le type de défaut à l'origine de la décharge partielle ou du dégagement gazeux, mais la façon dont ils le font, leur rapidité et les informations qui peuvent être tirées de chacun varient considérablement.

Quick Answers

Qu'est-ce qu'une décharge partielle sur un transformateur ?

Une décharge partielle dans un transformateur se réfère à une rupture localisée de la barrière diélectrique dans le système d'isolation du transformateur. Il s'agit d'une petite étincelle ou d'une rupture électrique qui peut se produire dans les vides, les lacunes ou les imperfections du matériau d'isolation. Les décharges partielles peuvent être dues à divers facteurs tels que des tensions élevées, le vieillissement de l'isolation ou des défauts de fabrication.

Qu'est-ce que la surveillance des décharges partielles ?

La surveillance des décharges partielles est une technique utilisée pour détecter et analyser les décharges partielles dans l'équipement électrique, y compris les transformateurs. Elle implique l'utilisation de capteurs et de systèmes de surveillance spécialisés pour capturer et analyser les signaux générés par les décharges partielles. En surveillant en permanence l'activité des décharges partielles, il est possible d'évaluer l'état du système d'isolation et d'identifier les problèmes potentiels avant qu'ils ne se transforment en défauts majeurs.

Pourquoi la détection des décharges partielles est-elle importante ?

La détection des décharges partielles est cruciale pour garantir la fiabilité et la sécurité des transformateurs. Voici quelques raisons clés de son importance:

• Détection précoce des problèmes d'isolation : La surveillance des décharges partielles permet la détection précoce des problèmes d'isolation dans les transformateurs. En identifiant et en analysant les décharges partielles, les défauts ou les faiblesses potentielles du système d'isolation peuvent être identifiés avant qu'ils n'entraînent des défaillances catastrophiques.
• Prévention des défauts majeurs : En surveillant les décharges partielles, il est possible de prendre des mesures proactives pour prévenir les défauts majeurs ou les pannes dans les transformateurs. Une intervention opportune basée sur les informations fournies par la surveillance des décharges partielles peut aider à éviter des réparations coûteuses, des temps d'arrêt et des risques potentiels pour la sécurité.
• Optimisation des activités de maintenance : La surveillance des décharges partielles fournit des informations précieuses sur l'état du système d'isolation. Ces informations peuvent être utilisées pour optimiser les activités de maintenance en identifiant les zones qui nécessitent une attention particulière et en hiérarchisant les efforts de maintenance en conséquence.
• Augmentation de la durée de vie des transformateurs : En détectant et en traitant les problèmes d'isolation à un stade précoce, la surveillance des décharges partielles contribue à prolonger la durée de vie des transformateurs. Cela peut se traduire par des économies significatives pour les services publics et les industries en réduisant le besoin de remplacements prématurés.
• Amélioration de l'efficacité opérationnelle : La surveillance des décharges partielles peut contribuer à améliorer l'efficacité opérationnelle en minimisant les temps d'arrêt imprévus et en optimisant les performances des transformateurs. En traitant rapidement les problèmes d'isolation, les transformateurs peuvent fonctionner à leur niveau optimal, garantissant ainsi une alimentation électrique fiable.

Dans l'ensemble, la détection des décharges partielles joue un rôle essentiel dans le maintien de la santé et de la performance des transformateurs, permettant des systèmes de transmission et de distribution d'énergie efficaces et fiables.

Qu'est-ce que la DP et pourquoi devons-nous la surveiller ?

La DP dans un système d'isolation électrique indique des défauts qui peuvent ou non évoluer vers une rupture complète de l'isolation, en fonction du type de système d'isolation et de la nature de la DP. Les normes internationales relatives aux transformateurs exigent des essais et des mesures électriques pour détecter les DP en tant qu'essais de routine, le niveau de DP étant un indicateur important de la qualité des transformateurs.

Les DP commencent généralement dans des vides, des fissures, des bulles, des inclusions ou des contaminations à l'intérieur ou le long de la surface du système d'isolation. Comme les DP ne se limitent qu'à une partie de l'isolation, les décharges ne comblent que partiellement la distance entre les électrodes. Les décharges partielles à l'intérieur ou le long de la surface d'un matériau isolant sont généralement déclenchées lorsque la tension à travers une partie du système isolant dépasse la tension d'amorçage des décharges partielles. L'activité de DP commence alors dans cette partie du système d'isolation, qui peut ou non être adjacente au conducteur. La tension d'amorçage de la DP peut diminuer avec le temps en raison du vieillissement du système d'isolation, des contaminants et/ou de la réduction de la valeur de tenue diélectrique du liquide isolant.

Comme mentionné ci-dessus, il y aura une DP qui peut évoluer vers une rupture complète de l'isolation et devenir une défaillance majeure ou catastrophique. Dans certains cas, elle évoluera si rapidement qu'aucun autre type de paramètre surveillé ne pourra la détecter à temps, à l'exception de la surveillance de la DP. La raison pour laquelle elle peut être détectée si rapidement est que la surveillance de la DP est effectuée en temps réel ; dès que la DP apparaît, elle est détectée. Ces défauts à évolution rapide peuvent se produire lorsque la partie pontée du système d'isolation augmente la tension des parties adjacentes au point de dépasser la tension d'amorçage de la DP, les pontant également, ce qui crée un effet de chaîne.

La surveillance de la DP permet de détecter rapidement même les petits changements d'activité qui peuvent être des précurseurs de défaillances et permet une corrélation avec d'autres paramètres tels que les événements de commutation, la surcharge thermique, etc, et est généralement capable de localiser la source de DP pour une évaluation supplémentaire des risques, tout en étant un bon indicateur de la santé du système d'isolation à court et à moyen terme.

Maintenant, qu'est-ce que la DGA et comment fonctionne-t-elle ?

L'analyse des gaz dissous (DGA) est une méthode permettant de diagnostiquer les défauts naissants des transformateurs grâce à la corrélation entre le contenu, la quantité et le taux de production des gaz dissous dans l'huile de transformateur et un dysfonctionnement particulier. Les nombreuses données historiques recueillies au fil des ans par les analyses de laboratoire permettent d'interpréter les résultats avec précision. Aujourd'hui, la méthode est de plus en plus complétée par la surveillance DGA en ligne des transformateurs.

La DGA est au cœur de la surveillance en ligne, car il s'agit d'une méthode bien établie de diagnostic des transformateurs pour la détection rapide des défauts thermiques ou électriques potentiels, en particulier dans le contexte du vieillissement du parc mondial de transformateurs. La DGA constitue une solution peu coûteuse pour maximiser la durée de vie des transformateurs et minimiser les défaillances inattendues. Elle restera probablement l'outil de base pendant longtemps, puisqu'elle permet de détecter environ 70 % des défauts naissants dans les transformateurs. Mais les résultats de la DGA en tant que mesure indirecte de la DP sont plus lents à identifier la DP à évolution rapide en raison du temps nécessaire pour que les gaz combustibles se répartissent dans le liquide isolant du transformateur et atteignent l'orifice d'échantillonnage de la cuve du transformateur.

L'expérience montre qu'avec la DGA, une quantité minimale de formation de gaz est nécessaire pour déclarer qu'une activité de DP est significative. D'autre part, il existe plusieurs exemples pratiques dans lesquels aucune augmentation des gaz combustibles n'a été enregistrée malgré la détection d'une source de DP par des méthodes électriques, acoustiques et électromagnétiques (UHF) et confirmée par le démontage du transformateur. Par conséquent, les mesures électriques, acoustiques et électromagnétiques basées sur les impulsions de DP sont de nature plus instantanée et directe.

Comme indiqué ci-dessus, la surveillance des décharges partielles excelle dans les cas de défaillances qui s'aggravent rapidement ; dans ces cas, avant l'accumulation et l'échantillonnage des gaz à un niveau qui indiquerait un problème par la DGA. Dans ces circonstances, il n'existe aucune autre option pour indiquer l'existence d'un problème, ce qui permet à l'utilisateur de prendre des mesures pour sauver l'actif et, plus important encore, pour préserver la sécurité des personnes se trouvant à proximité. Bien qu'il ne s'agisse pas du mode de défaillance le plus courant des transformateurs, il est suffisamment fréquent pour que nous ayons de nombreux clients qui mettent en œuvre la surveillance des décharges partielles en complément de leurs moniteurs DGA. Cela a permis de sauver plus d'une douzaine de transformateurs à haute tension, d'économiser près de cent millions de dollars d'équipement et d'améliorer considérablement le bilan de sécurité de chaque site.

Bien que la surveillance des décharges partielles ne soit pas un substitut aux autres formes de surveillance des transformateurs, elle s'est taillé une place dans le monde de la surveillance des transformateurs, en couvrant une lacune critique et parfois dangereuse entre les capacités de toutes les autres formes de surveillance des transformateurs.

La surveillance des décharges partielles n'est pas un substitut aux autres formes de surveillance des transformateurs.