Équipement de test de décharge partielle (DP)

Qu'est-ce qu'un équipement de test de décharge partielle (DP) ?

Une décharge partielle (DP) est une rupture diélectrique localisée d'une partie seulement d'un système d'isolation sous haute tension. Autrement dit, une petite partie du matériau isolant se rompt sans arc électrique complet entre les conducteurs. Les DP se forment souvent au niveau de vides, de fissures ou d'interfaces au sein d'un isolant solide ou liquide (par exemple, bulles d'air dans l'isolant d'un câble ou vides de résine) lorsque le champ électrique dépasse la résistance du matériau. Il existe trois principaux types de DP : les DP internes (dans la masse de l'isolant), les DP de surface (se propageant le long des surfaces de l'isolant) et les décharges couronne (dans l'air/gaz, en pointes). Les DP internes sont particulièrement insidieuses car elles n'émettent aucun signal sonore ou visible jusqu'à la rupture, tandis que les DP de surface peuvent produire de l'ozone ou un bourdonnement, et les décharges couronne peuvent apparaître comme une lueur dans l'air humide. Tous les types de DP érodent progressivement l'isolant. Par exemple, des décharges répétées produisent de l'ozone et de l'acide nitrique qui attaquent chimiquement les polymères, provoquant une arborescence superficielle et, à terme, une rupture. Au fil du temps, les dommages causés par les DP (canaux de suivi, fissures mécaniques, chemins d'humidité) provoquent une défaillance complète de l'isolation, des courts-circuits, des dommages à l'équipement et même des incendies ou des explosions.

Les tests et la surveillance des DP sont donc essentiels à la fiabilité des actifs haute tension. La dégradation de l'isolation étant à l'origine d'environ 80 à 85 % des défaillances des appareillages de commutation, leur détection précoce fournit une alerte prédictive qui prévient les pannes catastrophiques et réduit les coûts de réparation. Par exemple, Omicron souligne que l'activité des DP est un « indicateur fiable de l'état de l'isolation » et que leur détection précoce permet aux équipes de maintenance de planifier les mesures correctives avant la défaillance. En pratique, les services publics et les centrales utilisent les analyses de DP pour repérer les défauts d'isolation en développement (par exemple, les vides ou les traces de fuite) afin de pouvoir réparer ou remplacer les composants de manière contrôlée, évitant ainsi les temps d'arrêt imprévus et garantissant la sécurité. La suite de cet article passe en revue les méthodes de test des DP, les technologies de capteurs, les caractéristiques des équipements et les applications pour les systèmes haute tension modernes.

Méthodes de test de DP : en ligne ou hors ligne

Les tests de DP hors ligne (hors tension) consistent à appliquer une haute tension contrôlée à l'équipement lorsqu'il est mis hors service. L'appareil testé est connecté à un appareil de test CA ou VLF, qui augmente la tension (souvent par paliers) et les impulsions de DP sont mesurées à l'aide de coupleurs. Par exemple, un test hors ligne sur un câble peut utiliser une source CA très basse fréquence (VLF) ; sur un enroulement de moteur, il peut utiliser le testeur de DP CA de l'atelier. Pendant le test, la tension d'amorçage de DP (PDIV) est enregistrée (tension à laquelle la DP démarre) et la tension d'extinction de DP (PDEV) à l'arrêt des décharges. Les mesures hors ligne sont conformes à la norme CEI 60270, qui définit la « charge apparente » en picocoulombs (pC) comme la valeur de sortie de DP. Les systèmes de DP haute vitesse (utilisant souvent des pinces HFCT) intègrent l'impulsion de courant de DP pour produire une charge en pC. Dans des conditions de laboratoire idéales, cette valeur peut être très sensible (de l'ordre de 1 pC ou moins), mais sur le terrain, le bruit et le câblage augmentent les seuils pratiques (souvent de 5 à 10 pC). Les tests de DP hors ligne sont généralement effectués lors de la réception en usine ou de la mise en service des câbles, appareillages de commutation, moteurs/générateurs, etc. C'est le moyen le plus précis de quantifier l'état de l'isolation, mais cela nécessite une coupure de courant et des sources HT spécialisées.

Les tests et la surveillance en ligne (en direct) des DP sont effectués lorsque l'équipement est sous tension ou en charge. Les méthodes en ligne n'injectent pas de tension supplémentaire ; elles utilisent plutôt des capteurs non intrusifs pour capter les signaux de DP pendant le fonctionnement du système. Cela peut être réalisé par des contrôles ponctuels portables (détecteurs portables placés sur l'appareillage) ou par des moniteurs fixes. Les techniques en ligne se concentrent sur la détection des sous-produits haute fréquence (RF, acoustiques, optiques, etc.) des DP. Le principal avantage est que les contrôles peuvent être effectués sans interruption de service. L'inconvénient est le bruit ambiant plus élevé et la nécessité d'un filtrage sensible. En pratique, les ingénieurs combinent souvent ces méthodes : par exemple, des contrôles de routine TEV/HFCT ou par ultrasons sur les appareillages de commutation ou les câbles, complétés par des tests hors ligne périodiques lors des coupures programmées. Les outils de surveillance en ligne classiques incluent des capteurs TEV ou acoustiques continus sur les actifs critiques, fournissant des données de tendance permettant de détecter rapidement toute détérioration de l'état.

Types de capteurs PD

La détection de DP en ligne repose sur plusieurs technologies de capteurs, chacune sensible à différentes signatures de DP :

• Capteurs de tension transitoire à la terre (TEV) : Il s'agit de sondes capacitives fixées au boîtier métallique mis à la terre des appareillages de commutation ou des transformateurs. Les décharges internes de DP induisent des pics de tension haute fréquence sur les surfaces métalliques, que les sondes TEV mesurent. Une impulsion TEV (généralement exprimée en dBmV) reflète l'événement de DP dans l'espace clos. Les méthodes TEV sont excellentes pour détecter les décharges internes dans les équipements à gaine métallique sans les ouvrir. Elles ne nécessitent aucune connexion électrique (il suffit de les fixer au panneau) et sont insensibles au bruit électromagnétique externe. Cependant, les TEV ont une portée limitée (ils restent sur la surface métallique), de sorte qu'ils ne peuvent pas détecter directement les DP en profondeur dans l'isolation solide des câbles.

• Transformateurs de courant haute fréquence (HFCT/RFCT) : Un HFCT est un dispositif à pince qui s'enroule autour du conducteur de terre (blindage) d'un câble ou d'un transformateur. Les impulsions de DP produisant une brève impulsion de courant vers la terre, le HFCT les mesure directement. Les capteurs HFCT convertissent efficacement l'impulsion de courant de DP en une tension intégrable à la charge apparente (pC). Les HFCT sont particulièrement utiles pour les analyses de DP sur câbles : il suffit de fixer le HFCT à l'extrémité de terre du câble et d'observer les pics de tension. Ils peuvent être laissés en place pour une surveillance continue. Contrairement aux TEV, les mesures du HFCT sont directement corrélées à la charge de DP ; les détecteurs avancés affichent donc le résultat en pC.

• Capteurs ultrasoniques/acoustiques : Les décharges partielles émettent de l’énergie acoustique à des fréquences ultrasonores. Des microphones ultrasoniques spécialisés ou des transducteurs de contact captent ces ondes sonores haute fréquence (généralement supérieures à 20 kHz). Des détecteurs ultrasoniques portables (souvent équipés d’un casque) peuvent détecter les sifflements ou les crépitements de décharge partielle à travers les évents des équipements ou sur les parois des cuves. Les méthodes ultrasoniques sont très efficaces pour détecter les décharges partielles de surface et les effets corona dans l’air ou le gaz, car elles produisent des ondes sonores qui se propagent à l’extérieur de l’équipement. Elles fonctionnent bien même dans les environnements électriquement bruyants (car elles ne sont pas affectées par les interférences électromagnétiques). Cependant, elles nécessitent un trajet physique air/structure entre la source de décharge partielle et le capteur.

• Antennes ultra-haute fréquence (UHF) : Les DP dans les appareillages de commutation ou les systèmes d'isolation thermique (GIS) génèrent une énergie électromagnétique à large bande jusqu'à la bande UHF (de quelques centaines de MHz à GHz). Les détecteurs UHF utilisent des antennes internes ou externes pour capter cette énergie RF rayonnée. Ils sont couramment utilisés dans les systèmes à isolation gazeuse (GIS) où le rayonnement des DP peut être capté par des sondes montées sur l'enveloppe. Un dispositif UHF indique généralement la puissance en dBm. Les capteurs UHF assurent une détection localisée des DP (par exemple, aux extrémités de câbles, sur les isolateurs, les parafoudres) avec une bonne sensibilité à haute tension. Contrairement aux TEV/HFCT, les détecteurs UHF ne nécessitent pas de référence de terre ; ils captent simplement le bourdonnement électromagnétique des DP dans l'air.

• Autres méthodes : Pour les tests hors ligne, des coupleurs capacitifs et des ponts équilibrés sont utilisés. Un condensateur de couplage inséré entre l'objet à tester et la terre permet à l'analyseur de DP de mesurer l'impulsion de courant de DP (CEI 60270). Un couplage différentiel ou équilibré permet de supprimer le bruit de mode commun (comme dans le pont MBB1 d'Omicron). L' analyse chimique (DGA pour les transformateurs) et les caméras UV pour l'effet corona font également partie du diagnostic des DP, mais ne sont généralement pas utilisées dans les testeurs de DP portables.

Principales caractéristiques et spécifications de l'équipement PD

Lors de l'évaluation des équipements de test PD, les ingénieurs recherchent les capacités suivantes :

• Plage de fréquences et bande passante : Différents capteurs couvrent différentes bandes de fréquences. Les analyseurs de DP hors ligne (IEC60270) fonctionnent généralement de quelques dizaines de kHz à quelques MHz. Les capteurs HFCT/TEV couvrent généralement une plage d'environ 50 kHz à 30 MHz. Les détecteurs UHF couvrent une plage beaucoup plus large (300 MHz à 2 GHz). Un bon analyseur de DP permet un filtrage large bande ou accordable (par exemple, le MPD-600 d'Omicron prend en charge les modes bande étroite, moyenne et large). Cette flexibilité permet d'isoler le signal de DP du bruit.

• Sensibilité (niveau minimum de DP) : Les testeurs de DP indiquent la charge apparente en pC (ou la tension en dB pour les TEV/ultrasons). Les systèmes hors ligne haut de gamme peuvent détecter de manière fiable jusqu'à quelques picocoulombs. Les détecteurs en ligne sont généralement efficaces dans la plage de 5 à 10 pC, bien que cela dépende du bruit. Par exemple, le kit de DP ST4200 de Hioki peut mesurer des charges aussi faibles que 10 pC. En pratique, le facteur limitant est souvent l'environnement : un bruit de fond élevé peut masquer de très faibles DP. Les fabricants étalonnent les instruments (calibrateurs IEC60270) de sorte qu'une impulsion de pC connue produise une mesure connue, garantissant ainsi la traçabilité.

• Réjection du bruit : Les signaux de DP étant faibles et à haute fréquence, une suppression efficace des interférences est essentielle. Les fonctionnalités incluent des filtres passe-haut/passe-bas, un noise gating numérique et une isolation galvanique. De nombreux analyseurs de DP portables fonctionnent sur batterie et utilisent des communications par fibre optique pour éviter les boucles de masse. Les entrées symétriques (différentielles) (par exemple, le pont MBB1 d'Omicron) soustraient le bruit de mode commun. Le trigger gating (par exemple, en ignorant les pics de 50/60 Hz) et le moyennage peuvent supprimer les interférences périodiques. Les méthodes TEV et UHF contournent intrinsèquement une partie du bruit : le TEV est insensible aux interférences électromagnétiques à ondes longues et les ultrasons sont insensibles aux RF. Le ST4200 de Hioki utilise spécifiquement des transformateurs de courant haute fréquence pour supprimer le bruit des onduleurs sur les lignes de test des moteurs.

• Portabilité et format : Les instruments de mesure de pression différentielle vont des scanners portables aux testeurs en rack. Les détecteurs portables (comme le HVPD PDS Insight², le Megger UHF et l'EA UltraTEV) sont légers, alimentés par batterie et conçus pour les études de terrain. Leurs interfaces sont simples (écran tactile ou boutons). Les testeurs de banc (Omicron MPD, Hioki ST4200) sont plus grands, souvent dotés de plusieurs canaux, d'une alimentation secteur et nécessitent une alimentation HT externe. Leurs caractéristiques clés incluent le poids et la taille : par exemple, le Hioki ST4200 pèse environ 7 kg et a les dimensions d'une petite mallette. Les boîtiers robustes et les boîtiers IP sont également appréciés pour une utilisation en extérieur.

• Enregistrement des données et connectivité : Les équipements de DP modernes intègrent une mémoire et un logiciel PC. Ils doivent enregistrer les formes d'onde, les schémas PRPD (DP à résolution de phase) et les données de tendance. Des fonctionnalités telles que l'horodatage, l'étiquetage des actifs (par exemple, le lecteur de codes-barres dans HVPD Insight²) et la génération automatique de rapports sont importantes pour les utilisateurs finaux. De nombreux instruments permettent l'exportation USB/SD ou le transfert sans fil vers un PC/Cloud. Des systèmes sophistiqués (par exemple, l'UltraTEV Plus² d'EA) s'intègrent aux plateformes cloud pour comparer les résultats au fil du temps. Vérifiez également la compatibilité avec les systèmes de gestion d'actifs : par exemple, l'exportation CSV/XML standardisée ou les API REST.

• Affichage et interface utilisateur : Un écran clair (souvent tactile couleur) affichant les valeurs instantanées, les histogrammes 3D de la DP, les tendances et les alarmes est essentiel. Certains outils guident les utilisateurs étape par étape (mode guidé dans UltraTEV) pour garantir une procédure d'analyse cohérente. Les sorties graphiques (formes d'onde, diagrammes à barres du nombre de DP) facilitent une évaluation rapide. Les entrées double canal (par exemple, le détecteur de DP UHF de Megger) permettent de comparer deux capteurs ou deux phases simultanément.

• Intégration avec les sources HT : Les testeurs de DP hors ligne doivent être interfacés avec les générateurs HT (AC/VLF/ensembles de test). Certains kits (comme le ST4200 de Hioki) peuvent contrôler automatiquement l'alimentation en tension de test et synchroniser les mesures. D'autres nécessitent une connexion manuelle. Assurez-vous que l'équipement prend en charge la plage de tension requise (par exemple, jusqu'à 35 kV ou plus, selon votre système).

En résumé, choisissez un équipement de test PD qui couvre la fréquence et la sensibilité nécessaires à votre actif, qui dispose d’un filtrage EMI puissant, qui est suffisamment robuste pour l’environnement et qui génère des données dans un format adapté à votre flux de travail de maintenance.

Applications des tests PD

Les tests de DP s'appliquent à la quasi-totalité des appareils haute tension. Les applications typiques incluent :

• Appareillage de commutation blindé (AIS) : Des décharges partielles peuvent se produire dans les terminaisons de câbles, les jeux de barres, les isolateurs ou les composants époxy. Les détecteurs TEV/ultrasons en ligne sont couramment utilisés pour surveiller les cellules d'appareillage sous tension. Les tests de DP hors ligne sont effectués pendant la fabrication ou les rénovations (par exemple, en appliquant une tension d'essai à chaque phase d'une cellule d'appareillage).

• Appareillage de commutation à isolation gazeuse (AIG) : la détection des DP UHF est idéale pour les AIG, car l'environnement SF₆ et le boîtier métallique canalisent les ondes UHF. Des coupleurs UHF dédiés ou des antennes traversantes détectent les DP dans les transformateurs, les isolateurs et les jeux de barres des AIG. Les tests hors ligne en usine des AIG utilisent généralement des capteurs UHF ainsi que des coupleurs capacitifs.

• Câbles et accessoires (MT/HT) : Les câbles XLPE présentent souvent des défauts de fabrication ou des défauts de terminaison. Les mesures de DP en ligne sur les câbles sous tension utilisent des pinces HFCT placées à la terre de la gaine (le câble étant sous tension, les impulsions de DP se propagent vers la terre). Les ultrasons permettent également de détecter les DP aux extrémités des câbles. Hors ligne, chaque câble assemblé en usine est soumis à un test IEC60270 (avec des coupleurs de DP aux deux extrémités) pour garantir l'absence de début de DP jusqu'à la tension nominale.

• Transformateurs de puissance : Les décharges partielles peuvent provenir des vides d'enroulement ou des surfaces du noyau et de l'isolant. Des sondes TEV, installées sur les parois de la cuve du transformateur, détectent les décharges à l'intérieur. Des capteurs acoustiques, installés sur la cuve, peuvent détecter les bourdonnements de décharges partielles. Des capteurs UHF, montés dans les traversées ou la cavité, sont utilisés pour des tests spécialisés. Hors ligne, les enroulements du transformateur sont testés pour détecter les décharges partielles et les pertes diélectriques avant leur mise en service.

• Traversées et isolateurs : Des coupleurs capacitifs de DP sont souvent intégrés aux traversées pour surveiller en continu l'activité des DP. Pour les tests autonomes, un condensateur de couplage isolant est connecté à la borne de la traversée et à la terre pour mesurer les DP lors des tests HT.

• Machines tournantes (moteurs/générateurs) : Les DP se produisent souvent dans les enroulements du stator. Les tests de DP CA hors ligne (CEI 60034-27) appliquent une tension entre les conducteurs de phase (le Hioki ST4200 est conçu pour cela). Les tests de DP par surtension (impulsion) (CEI 61934) appliquent une impulsion aux bobines (Hioki prend également en charge cette fonction). En ligne, des pinces HFCT installées sur le point neutre ou les câbles conducteurs de la machine peuvent détecter les DP, et des ultrasons sont parfois utilisés. Des testeurs d'isolation moteur spéciaux de Megger ou d'Omicron peuvent également mesurer les DP dans les enroulements du stator.

• Équipements auxiliaires : Les parafoudres, les condensateurs de traversée, les transformateurs de courant et autres isolateurs peuvent être inspectés à l'aide de détecteurs UHF ou acoustiques. Les isolateurs de lignes aériennes sont souvent inspectés par effet corona à l'aide de caméras UV plutôt que d'équipements de DP traditionnels.

Chaque application peut utiliser une combinaison différente de capteurs. Par exemple, les décharges partielles internes des appareillages de commutation sont mieux détectées par les TEV et les HFCT, tandis que l'effet couronne externe sur les isolateurs extérieurs peut n'être visible qu'aux UV. Le tableau ci-dessous résume les cas d'utilisation courants des capteurs :

Type d'actif	Mécanisme commun de la maladie de Parkinson	Capteurs typiques (en ligne)	Test hors ligne
Appareillage de commutation MT/HT (AIS)	Décharge nulle ou de suivi	TEV, ultrasons/ultrasons	IEC60270 avec condensateur de couplage
Appareillage de commutation isolé au gaz (GIS)	Corona ou vide à SF₆	Antenne UHF, TEV	Coupleurs UHF/test IEC PD
Câbles d'alimentation et terminaisons	Vides dans le diélectrique	HFCT (pince de masse), ultrasons	Test de DP haute tension VLF/AC
Transformateurs de puissance	Vides d'enroulement, décharge du noyau	TEV (parois de réservoir), UHF (bagues)	Test de PD d'enroulement hors ligne
Isolateurs et traversées	Suivi de surface, vides	Caméra UV (pour corona), sondes acoustiques	Test de PD du condensateur de couplage
Moteurs/Générateurs (rotatifs)	Vides du stator, défauts d'enroulement d'extrémité	HFCT (sur étoile/sol), ultrasons	Kit PD hors ligne AC/Surge (par exemple Hioki ST4200)

Équipements de test PD de pointe (marques et modèles)

Plusieurs entreprises spécialisées proposent des outils de test de DP. Voici une comparaison des solutions les plus répandues :

• Série Omicron MPD (MPD 600/800) – Systèmes de mesure de DP hors ligne haut de gamme pour les tests en usine ou sur site. Ces analyseurs multicanaux sont conformes à la norme IEC60270 et intègrent une isolation par fibre optique. Ils offrent un filtrage numérique à très faible bruit et même des extensions UHF (UHF 620 d'Omicron) pour la détection de DP multibande. Le MPD-800 (dernier modèle) offre des mesures très sensibles et des rapports automatisés pour détecter et localiser les défauts. Omicron propose également des accessoires tels que des condensateurs de couplage étalonnés et des ponts équilibrés pour supprimer les interférences. (Omicron ne vend pas de scanners de DP portables en ligne ; son activité se concentre sur les unités de test en laboratoire/sur le terrain et les solutions de surveillance en ligne séparément.)

• Megger – La gamme de produits de Megger pour les DP couvre à la fois les tests et la surveillance. Le détecteur de DP UHF Megger est un outil portable d'inspection en ligne pour les postes MT/HT. Il dispose de deux canaux (comparaison de deux antennes UHF ou de deux phases), d'un grand écran tactile couleur et affiche les diagrammes de DP pour distinguer les défauts du bruit. Megger propose également l'ICMcompact (un analyseur de DP monocanal CEI60270 pour les tests hors ligne) et le GISmonitor (moniteurs en ligne multicanaux parallèles pour SIG). Megger fournit essentiellement le matériel nécessaire aux inspections en service (détecteurs UHF/TEV) et au diagnostic de DP en laboratoire (détecteurs de DP CEI).

• Technologie EA (UltraTEV Plus²) – L'UltraTEV Plus² d'EA est un détecteur TEV/ultrasons portable de pointe. Il combine un TEV intégré et des capteurs à ultrasons aéroportés en un seul appareil. Conçu pour l'inspection des appareillages de commutation, il offre un flux de travail guidé intuitif et une connectivité cloud pour la gestion des données. L'instrument compare automatiquement les mesures aux seuils, aide à localiser les sources de DP et synchronise les données avec la plateforme Managed Surveys d'EA pour l'analyse des tendances. En bref, UltraTEV offre une expérience d'inspection des DP conviviale, optimisée pour la maintenance préventive des appareillages de commutation.

• HVPD (Monitra) Insight² – Anciennement HVPD, désormais intégré à Monitra, le PDS Insight² est un détecteur de DP portable en ligne , facile à utiliser. Il intègre des capteurs TEV et acoustiques, ainsi qu'une pince HFCT en option (le Kit‑2 ajoute le HFCT). L'Insight² signale le niveau de DP maximal, les comptages et l'activité cumulée, et dispose même d'un lecteur de codes-barres pour l'étiquetage des équipements. Son logiciel (OLPD Manager) permet aux utilisateurs d'enregistrer les résultats, d'analyser les tendances des DP au fil du temps et de les comparer à des critères. L'appareil est doté d'un code couleur (vert/jaune/rouge) indiquant la gravité des DP. Il est largement utilisé pour les câbles MT, les appareillages de commutation et les transformateurs, soit pratiquement tous les équipements en service nécessitant une analyse rapide des DP.

• Kit de test de DP Hioki ST4200 – Le Hioki ST4200 est un kit de test de DP hors ligne pour moteurs et bobines . Sa particularité est sa capacité à gérer le bruit haute fréquence des tests de moteurs à variateur. Le kit ST4200 comprend des transformateurs de courant haute fréquence (HFCT) pour la détection des DP, permettant des mesures « insensibles au bruit », même sur les lignes de production de moteurs. L'instrument prend en charge les tests de DP CA (conformes aux normes CEI 60270 et CEI 60034-27-1) et les tests de DP par surtension (CEI 61934). Ses principales caractéristiques incluent une plage de fréquences de tension appliquée de 45 Hz à 1,1 kHz et une plage de mesure de charge de 10 à 500 pC (pour les capacités moteur typiques). Le ST4200 fonctionne sur secteur et affiche graphiquement les impulsions de DP, le rapport Q/phase, le PDIV, etc. Ses points forts sont sa haute sensibilité (faible pC), son immunité aux interférences radiofréquences et son contrôle automatique de la tension haute tension (il s'interface avec les testeurs haute tension Hioki). Son inconvénient est qu'il ne s'agit pas d'un instrument de terrain portable ; il est destiné aux tests sur table, en laboratoire ou en usine.

Chacun de ces systèmes présente des atouts et des cas d'utilisation idéaux : les unités MPD d'Omicron excellent dans les tests hors ligne de précision des gros équipements (câbles, transformateurs, stators) avec une traçabilité CEI complète ; les appareils portables et les moniteurs de Megger sont adaptés aux inspections sur le terrain et aux tests OEM ; l'UltraTEV d'EA Tech est conçu pour les inspections rapides et guidées des appareillages de commutation ; Insight² de HVPD/Monitra est un outil d'inspection en ligne polyvalent pour les sous-stations ; et le kit Hioki est spécialisé dans le diagnostic des enroulements de moteurs. Le tableau 1 résume les principales caractéristiques des instruments de DP représentatifs :

Équipement	En ligne/hors ligne	Capteurs / Méthode	Unités/Plage	Commentaires
Omicron MPD-800	Hors ligne	Condensateur de couplage (IEC60270)	pC (calibré)	Isolation par fibre optique multicanal, ultra-faible bruit ; UHF en option.
Détecteur de décharges partielles UHF Megger	En ligne	Antenne UHF (bande GHz)	dBm	Sondage portable ; double canal ; PRPD ; batterie > 10 h.
EA UltraTEV Plus²	En ligne	TEV (mV) + Ultrasons (dBµV)	dBmV, dBµV	Portable ; flux de travail guidé ; intégration cloud.
HVPD PDS Insight²	En ligne	Pince TEV + Acoustique + HFCT	dBmV, dBµV, pC	Portable ; étiquetage des actifs ; logiciel tendance.
Hioki ST4200	Hors ligne (moteurs)	Coupleurs HFCT (passe-bande)	10–500 pC (±)	Kit de laboratoire pour bobines de moteur ; modes AC et PD de surtension ; haute immunité.

(Unités : pC = picocoulombs de charge ; dBmV = décibels par rapport à 1 mV ; dBµV = décibels par rapport à 1 µV.)

Kit PD Hioki ST4200 : fonctionnalités et limites

Le Hioki ST4200 mérite une mention spéciale car il représente une approche moderne des tests de DP dans les applications moteurs. Sa capacité bimode permet à un technicien d'effectuer à la fois des tests de tenue au courant alternatif et des tests de surtension sur la même machine. En mode DP CA , il est conforme à la norme CEI 60270 grâce à l'utilisation de filtres passe-bande et mesure la charge apparente (Q) des décharges. Il peut mesurer des DP de très faible niveau (jusqu'à 10 pC) et gérer des capacités d'enroulement moteur comprises entre 200 pF et 10 nF. En mode DP de surtension , il échantillonne à 200 Méch./s et détecte les impulsions de DP lors des tests d'impulsion, enregistrant les tensions de décharge crête (Qpk) et les tensions initiales.

Les principales caractéristiques du ST4200 incluent : des capteurs HFCT alimentés par batterie (pour l'isolation du bruit) ; des graphiques d'amplitude et de phase de DP ; et l'enregistrement des données sur carte SD/USB. Il offre également un mode de mesure différentielle (MBB1) qui soustrait deux canaux pour éliminer le bruit. En termes d'immunité au bruit, le ST4200 tolère jusqu'à 10 V/m d'interférences RF avec une erreur inférieure à 50 pC. Il s'interface avec les sources HT Hioki (par exemple, le HiTester 3153) pour automatiser la montée en tension.

Cependant, le kit Hioki n'est pas un détecteur de DP en ligne polyvalent. Ses limites sont les suivantes : l'équipement doit être hors tension ; il est conçu pour les stators de moteurs/générateurs (la capacité statorique doit être comprise dans sa plage) ; et il repose sur des pinces HFCT autour des fils de bobine ; il ne peut pas « écouter » avec les ultrasons ni capter les ondes UHF. Autrement dit, le ST4200 excelle dans la quantification de très faibles charges de DP dans un environnement de test contrôlé, en particulier lorsque le bruit électrique (provenant des onduleurs ou du réseau) aveuglerait une antenne UHF traditionnelle ou un capteur à ultrasons. Son cas d'utilisation idéal est la fabrication ou la maintenance de moteurs et générateurs électriques de grande taille.

FAQ

Q : Quel est le niveau minimal de DP détectable ? Les systèmes de test de DP modernes peuvent détecter de très faibles charges de décharge. Dans les systèmes étalonnés selon la norme CEI 60270, 1 pC (10⁻¹² °C) constitue un point d'étalonnage inférieur courant. En pratique, des configurations de laboratoire de haute qualité peuvent détecter des impulsions inférieures à quelques picocoulombs, mais sur le terrain, les détecteurs en ligne classiques mesurent de manière fiable jusqu'à quelques picocoulombs. Le seuil exact dépend du bruit de fond de l'appareil. Par exemple, le Hioki ST4200 peut détecter des impulsions de DP à partir d'environ 10 pC. Dans les environnements bruyants, la détectabilité pratique est souvent d'environ 5 à 10 pC et plus. Notez que les méthodes TEV et UHF expriment la tension (dBmV), leur « sensibilité » est donc caractérisée différemment.

Q : Puis-je effectuer des tests de DP sur des systèmes sous tension ? Oui, mais uniquement avec des méthodes en ligne. Les capteurs TEV, HFCT, UHF et acoustiques permettent d'effectuer des inspections de DP en direct sans interruption de l'alimentation. Les détecteurs portables (par exemple, UltraTEV, HVPD Insight, Megger UHF) sont spécifiquement conçus pour les inspections sous tension. Cependant, les tests de DP hors ligne (tests de DP haute tension CEI 60270) nécessitent que l'équipement soit hors tension afin qu'une tension d'essai contrôlée puisse être appliquée. En résumé : les tests de DP en ligne sont destinés à la surveillance en service (aucune interruption de service nécessaire), tandis que les tests de DP hors ligne sont effectués lors des interruptions planifiées ou de la réception en usine, l'équipement étant isolé du réseau.

Q : À quelle fréquence faut-il effectuer des tests de DP ? Il n’existe pas de réponse universelle ; la fréquence dépend de la criticité, de l’âge et de l’environnement d’exploitation des actifs. En règle générale, les services publics effectuent des inspections de DP sur les appareillages de distribution tous les 1 à 2 ans, et plus fréquemment pour les équipements détériorés ou critiques. Par exemple, pour les tableaux électriques principaux, la pratique historique consistait à effectuer des tests de DP tous les 2 ans, suivis de campagnes de surveillance prolongées tous les deux ou trois ans. De nombreuses organisations complètent désormais ces inspections périodiques par une surveillance continue des DP. Si des données de tendance sont disponibles, les « points chauds » de DP peuvent être détectés bien à l’avance. Dans tous les cas, il est judicieux de réaliser des tests suffisamment fréquents pour couvrir la fenêtre de potentiel fonctionnel (P–F) de défaillance : pour les défauts graves, cela peut impliquer des contrôles annuels, tandis que pour les actifs stables, plusieurs années peuvent s’écouler entre les inspections. À titre indicatif, intégrez les tests de DP à chaque cycle de maintenance (par exemple, au moins une fois par an) ou utilisez des moniteurs permanents pour des alertes en temps réel.

Q : Quelle est la différence entre la détection TEV et HFCT ? La principale différence réside dans la mesure de chaque capteur. Un capteur TEV détecte la tension haute fréquence induite sur le boîtier d'un équipement HT mis à la terre par un événement de DP. Il produit un signal de tension (généralement affiché en dBmV). Un TEV est en fait une sonde de tension placée sur le panneau mis à la terre. En revanche, un HFCT (transformateur de courant haute fréquence) se fixe autour d'un conducteur de terre et mesure l' impulsion de courant du DP lorsqu'il circule vers la terre. Un HFCT produit une forme d'onde permettant de calculer la charge du DP (en pC). En pratique, TEV et HFCT sont complémentaires : le TEV est excellent pour les appareillages de commutation blindés (aucun câblage requis), tandis que le HFCT est standard pour les DP sur câble (il quantifie directement la charge). Notez que les mesures TEV (dBmV) ne peuvent pas être directement converties en pC sans étalonnage sur l'équipement spécifique, tandis que les mesures HFCT sont intrinsèquement basées sur la charge.

Q : En quoi le kit de DP Hioki diffère-t-il des systèmes UHF ou acoustiques ? Le kit Hioki ST4200 est un analyseur de DP hors ligne par contact, spécialement conçu pour les moteurs. Il utilise des coupleurs de TC haute fréquence et une méthode passe-bande conforme à la norme CEI pour mesurer la charge de décharge. En revanche, les détecteurs UHF (comme ceux de Megger) sont des capteurs distants qui captent le rayonnement RF des DP (généralement utilisés dans les SIG ou les terminaisons de câbles). Les détecteurs acoustiques/ultrasons, quant à eux, se contentent d'écouter les ondes sonores des DP (utilisés pour les DP de surface/effet couronne). Le kit Hioki ne possède ni antenne ni microphone UHF ; il détecte uniquement les DP électriquement via le TC. Son point fort réside dans la détection de charges de DP infimes dans les enroulements du stator en conditions de test, même en présence de bruit d'onduleur. Par ailleurs, les systèmes UHF et ultrasoniques sont utilisés dans différents scénarios (par exemple, pour l'inspection d'un poste électrique ou d'un appareillage de commutation sous tension) et ne conviennent pas aux tests de précision des enroulements. En résumé, le kit PD de Hioki est un testeur hors ligne basé sur le courant à haute résolution (pour les moteurs), tandis que l'UHF et l'acoustique sont des moniteurs PD en ligne sans contact pour d'autres appareils.