IV. Essai de décharge partielle d'un transformateur sec

1. Analyse de la forme d'onde des décharges partielles

La tension aux bornes de l'impédance de détection Zm (c'est-à-dire le signal de détection) est très faible et doit être amplifiée pour être clairement affichée sur l'instrument. La valeur de crête du signal impulsionnel amplifié peut être mesurée à l'oscilloscope. De plus, l'oscilloscope permet de visualiser la phase de la décharge par rapport à la fréquence du réseau, de déterminer la forme d'onde et la durée des impulsions, et d'observer les caractéristiques de la décharge partielle. Ceci permet de déterminer la localisation et la nature approximatives de la décharge. Les oscilloscopes peuvent effectuer un balayage horizontal ou elliptique. Le balayage horizontal correspond à une déviation complète de l'écran, équivalente à un cycle, et est synchronisé avec la tension de test pour déterminer la phase de l'impulsion. Le balayage elliptique correspond également à un cycle de la tension de test par cycle de balayage. Figure 4-1 : Schéma de la forme d'onde affichée à l'écran pour les deux modes de balayage.

FIG.4-1

Lors d'un essai de décharge partielle, outre les décharges internes à l'isolant, la connexion des conducteurs, les contacts électriques, les lampes fluorescentes, l'effet corona sur les électrodes haute tension, etc., peuvent également influencer la forme d'onde de la décharge partielle. Il est donc nécessaire de distinguer les formes d'onde des décharges partielles de celles des autres perturbations internes à l'isolant. La figure 4-2 présente quelques formes d'onde typiques.

FIG4-2

2. Identification spectrale des décharges partielles

La figure 4-3 présente différents types d'oscillogrammes de décharges partielles, obtenus au voisinage de la tension initiale. Les figures (a), (b), (c) et (d) correspondent aux motifs de base des décharges partielles, et les figures (e), (f) et (g) aux motifs de base des ondes d'interférence.

FIG4-3

Dans la figure (a), il n'y a qu'un seul entrefer perpendiculaire à la direction du champ électrique dans la structure isolante, et l'impulsion de décharge se superpose à la position entre les pics positif et négatif. L'amplitude et la fréquence de l'impulsion sont sensiblement égales de part et d'autre de la symétrie. Cependant, une asymétrie de 3:1 entre les amplitudes supérieure et inférieure peut parfois subsister. La relation entre la décharge et la tension d'essai est la suivante : après une décharge initiale, l'intensité de la décharge augmente jusqu'à un certain niveau, puis se stabilise lorsque la tension d'essai augmente. La tension d'extinction est approximativement égale ou légèrement inférieure à la tension d'amorçage.

Dans (b), la structure isolante comporte des espaces d'air de tailles variables, principalement constitués de structures isolantes coulables. Lorsque l'impulsion de décharge se superpose à la position précédant les pics positif et négatif, l'amplitude et la fréquence des deux côtés symétriques de l'impulsion sont sensiblement égales, bien qu'une asymétrie d'amplitude de 3:1 entre les côtés supérieur et inférieur soit parfois observée. Au début de la décharge, l'impulsion est résolue, puis la tension augmente et une partie de l'impulsion se déplace vers le zéro de la tension de test. Simultanément, une impulsion plus ample apparaît, et la résolution de l'impulsion diminue progressivement jusqu'à devenir imperceptible. Après la décharge initiale, l'intensité de la décharge augmente régulièrement avec la tension, et la tension d'extinction est généralement égale ou inférieure à la tension initiale.

Dans le cas (c), la structure isolante ne comporte qu'un seul entrefer. La réponse de la décharge dans cet entrefer, à la surface de l'électrode, diffère de celle observée dans le diélectrique. L'impulsion de décharge se superpose aux pics positifs et négatifs de la tension, et leur amplitude est asymétrique : la fréquence des pics de grande amplitude est basse, tandis que celle des pics de faible amplitude est élevée. Le rapport est généralement supérieur à 3:1 et peut parfois atteindre 10:1. La réponse totale de la décharge est identifiable. Une fois la décharge amorcée, son intensité reste quasiment constante et indépendante de la montée en tension. La tension d'extinction est égale ou légèrement inférieure à la tension d'amorçage.
 
Dans (d), (1) un ensemble d'entrefers de tailles différentes est présent à la surface de l'électrode, mais ils sont fermés ; (2) l'espace électrique entre l'électrode et le milieu isolant n'est pas fermé. Le rapport d'amplitude entre les deux côtés est généralement de 3:1 et parfois de 10:1 avant que l'impulsion de décharge ne se superpose au pic négatif de la tension. À mesure que la tension augmente, une partie de l'impulsion se déplace vers zéro. Après l'amorçage de la décharge, la résolution de l'impulsion est satisfaisante. Si la pression continue d'augmenter, la résolution diminue jusqu'à devenir imperceptible. Après la décharge initiale, l'amplitude de la décharge augmente progressivement avec la tension, et la tension d'extinction est égale ou légèrement inférieure à la tension initiale. Si la tension est maintenue pendant 10 minutes, la réponse de la décharge se modifie légèrement.

(e) La source d'interférence est le milieu liquide situé entre la pointe de l'aiguille et la plaque plane ou la terre. L'effet corona se produit à une tension plus basse, et l'impulsion de décharge se superpose à la position de crête de tension. Par exemple, lors d'une crête négative, la puissance de décharge est à un potentiel élevé ; si elle se situe au niveau d'une crête positive, l'alimentation est à un potentiel bas. Ceci permet de déterminer la position zéro de la tension, et une paire d'impulsions apparaît symétriquement aux crêtes de tension positives ou négatives, avec des intervalles égaux pour chaque groupe d'impulsions de décharge. Cependant, l'amplitude et l'intervalle de temps des deux groupes sont différents, et le groupe le plus petit a la même amplitude et est plus dense. Une impulsion plus grande a une tension initiale plus basse et la décharge augmente avec l'augmentation de la tension. La tension initiale d'un groupe d'impulsions plus petites est plus élevée, et la quantité de décharge est indépendante de la tension et reste constante. Lorsque la tension augmente, la densité de fréquence des impulsions augmente, mais reste encore discernable. Lorsque la tension augmente encore, elle devient indiscernable.

(f) Pointe d'aiguille contre un milieu gazeux plat ou terrestre. L'effet corona se produit à basse tension, et l'impulsion de décharge se superpose à la position de la tension de crête. Ainsi, lors d'une crête négative, l'alimentation est à un potentiel élevé ; lors d'une crête positive, l'alimentation est à un potentiel bas. Ceci permet de déterminer le zéro de la tension. Après la décharge initiale, la tension augmente et la quantité de décharge reste constante, mais la densité d'impulsions se diffuse de part et d'autre et la fréquence de décharge augmente, tout en restant discernable. À mesure que la tension augmente, la fréquence des impulsions de décharge augmente jusqu'à devenir progressivement indiscernable.

(g) Décharge par potentiel de suspension. Décharge électrique entre deux objets métalliques suspendus dans un champ électrique, ou entre un objet métallique et la terre.

Il existe deux types de formes d'onde :

1. Les côtés positif et négatif ont la même amplitude d'impulsion, un intervalle et une fréquence égaux ;

2 Les impulsions des deux côtés apparaissent par paires, avec le même espacement entre les paires, et se déplacent parfois d'avant en arrière sur la ligne de base.

Il existe trois types de décharge initiale :

(1) La quantité de décharge reste inchangée, indépendamment de la tension, et la tension d'extinction est complètement égale à la tension de démarrage.

(2) La tension continue d'augmenter, et à une certaine tension, la décharge disparaît brusquement. Lorsque la tension continue d'augmenter puis de diminuer, une nouvelle décharge se produit à la tension qui s'était initialement interrompue.

(1)Avec l'augmentation de la tension, la puissance de décharge diminue progressivement, l'impulsion de décharge augmente.