Les décharges partielles (DP) dans les transformateurs font référence à un phénomène dans lequel une rupture diélectrique localisée se produit dans une petite partie du système d'isolation sous une contrainte de haute tension. Ces décharges ne relient pas les électrodes mais se produisent uniquement dans les zones de faiblesse de l'isolation. Les DP sont généralement très faibles et ne peuvent pas être détectées par les sens humains, ce qui nécessite un équipement de mesure spécialisé.
Causes de décharge partielle dans les transformateurs
Les causes de décharge partielle dans les transformateurs sont multiples et englobent plusieurs aspects :
1. Matériau et structure d'isolation:
Défauts tels que bulles, impuretés et fissures:Ces défauts altèrent les performances d’isolation du matériau, entraînant une décharge partielle.
Constante diélectrique inférieure des bulles:Les bulles subissent une intensité de champ électrique plus élevée que le matériau isolant adjacent, ce qui les rend plus sensibles aux pannes et aux décharges.
Conception déraisonnable de la structure d'isolation:Une intensité de champ intercalaire ou de spire excessive dans les transformateurs de type sec en raison d'une mauvaise conception peut provoquer une décharge partielle.
Arêtes vives et bavures:Les composants isolants et métalliques présentant des bords tranchants ou des bavures peuvent provoquer une concentration locale du champ électrique, déclenchant une décharge partielle.
2. Facteurs opérationnels:
Fonctionnement à long terme et variations de charge:Ces facteurs entraînent le vieillissement et l’usure des matériaux d’isolation internes du transformateur, réduisant leurs propriétés isolantes et provoquant des décharges partielles.
Surtension:Une surtension dans le système électrique, provoquée par des facteurs externes (comme la foudre) ou internes (comme les opérations de commutation), peut dépasser la tension de claquage des matériaux, entraînant une décharge partielle.
3. Facteurs d'installation et de processus:
Procédés de fabrication inadéquats:Un mauvais contrôle du vide pendant le séchage, un temps de séchage inadéquat et des exigences de température peuvent laisser du gaz résiduel dans les serpentins.
Dommage d'installation:L'isolation peut être endommagée pendant l'installation, ou de longues périodes d'inactivité peuvent augmenter la teneur en humidité des matériaux isolants, affectant les niveaux de décharge.
Processus d'enroulement et d'assemblage incorrects:Des problèmes tels que des bavures sur les câbles haute et basse tension ou des distances inappropriées lors de l'assemblage peuvent affecter les niveaux de décharge partielle.
Dangers des décharges partielles
Bien que les décharges partielles dans les transformateurs soient localisées et faibles, elles présentent des risques importants à long terme, principalement en raison des dommages causés aux matériaux isolants :
1. Dommages directs à l'isolation:Une décharge partielle continue érode progressivement l'isolant, ce qui peut éventuellement conduire à une panne complète au fil du temps. Les effets électrochimiques produisent des gaz réactifs comme l'ozone et l'oxyde nitrique, qui corrodent davantage l'isolant.
2. Chauffage local:La décharge partielle génère de la chaleur, ce qui peut augmenter la température locale du diélectrique, provoquant même une carbonisation.
Méthodes de détection des décharges partielles
Les méthodes de détection des décharges partielles comprennent généralement des techniques électriques, ultrasoniques et chimiques :
1. Méthodes électriques:Utilisation d'oscilloscopes, de détecteurs de décharge partielle ou de compteurs d'interférence radio pour observer les formes d'onde de décharge ou les niveaux d'interférence radio.
2. Méthodes par ultrasons:Détection des ondes ultrasonores générées par une décharge et conversion de ces ondes en signaux électriques pour analyse.
3. Méthodes chimiques:Analyse du contenu et des modèles de variation de divers gaz dissous dans le pétrole, communément appelée « analyse chromatographique ».
Mesures préventives en cas de décharge partielle
Pour éviter les dangers des décharges partielles, plusieurs mesures préventives peuvent être prises :
1. Sélection de matériaux isolants de haute qualité.
2. Inspection et entretien réguliers:Remplacement rapide des composants vieillissants et très usés.
3. Installation de dispositifs de protection contre les surtensions:Pour détecter et supprimer les conditions de surtension.
4. Installation de dispositifs de surveillance de la température:Vérifier régulièrement les variations de température à la surface du transformateur.
Ces mesures préviennent et atténuent efficacement l’apparition de décharges partielles, garantissant ainsi le fonctionnement sûr et stable des transformateurs.
