maroc - essais et diagnostic cbles 0,1hz - rev 2010 amended
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Essai diélectrique et Diagnostic sur site à très Essai diélectrique et Diagnostic sur site à très basse fréquence (VLF) pour les liaisons câblées basse fréquence (VLF) pour les liaisons câblées
HTA et HTBHTA et HTB
Essai diélectrique et DiagnosticEssai diélectrique et Diagnostic
Essai diélectriqueEssai diélectrique
DiagnosticDiagnostic
Vérifier que l’installation électrique Vérifier que l’installation électrique est conforme aux normes et est conforme aux normes et supporte les contraintes électriques supporte les contraintes électriques spécifiéesspécifiées
Caractériser l’état d’une liaison Caractériser l’état d’une liaison électrique par la mesure du facteur électrique par la mesure du facteur de perte et localiser les éventuels de perte et localiser les éventuels points faibles points faibles
Essai diélectrique et DiagnosticEssai diélectrique et Diagnostic
Essai diélectriqueEssai diélectrique
DiagnosticDiagnostic
Vérifier que l’installation électrique Vérifier que l’installation électrique est conforme aux normes et est conforme aux normes et supporte les contraintes électriques supporte les contraintes électriques spécifiéesspécifiées
Caractériser l’état d’une liaison Caractériser l’état d’une liaison électrique par la mesure du facteur électrique par la mesure du facteur de perte et localiser les éventuels de perte et localiser les éventuels points faibles points faibles
L’objectif :L’objectif :
Trouver une méthode de test ou une procédureTrouver une méthode de test ou une procédurepermettant de déterminer si le système de câblepermettant de déterminer si le système de câbleest sain ou non, avec un impact minimum due à la tension est sain ou non, avec un impact minimum due à la tension de testde test
La solution :La solution :
Essais électriques en très basse fréquence (VLF Testing)Essais électriques en très basse fréquence (VLF Testing)
Essai diélectriqueEssai diélectrique
Standard Européen pour essai des câbles après installationStandard Européen pour essai des câbles après installation
CENELEC HD 620 S1 et 621 S1 CENELEC HD 620 S1 et 621 S1 1)
Tests HT pour câbles PE ou XLPETests HT pour câbles PE ou XLPE de 6 à 36 kVde 6 à 36 kV
MéthodeMéthode Fréquence Tension [RMS]Fréquence Tension [RMS] Durée Test Durée Test
VLFVLF 0,1 Hz 0,1 Hz 3 x Uo3 x Uo 1 heure1 heure
Fréqu. réseauFréqu. réseau 50 Hz 50 Hz 2 x Uo2 x Uo 1 heure1 heure
1) Pour les câbles isolés au papier ou papier imprégné (PI) un test en DC avec les paramètre ci-
dessus est recommandé
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Durée du test 15 à 60 min, recommandé 30 min suivant étude [Moh]
Tension de Test en VLF – Tension sinusoïdale
IEEE 400.2
Tension de Test en VLF – Tension signal carré
Essai diélectrique et diagnosticEssai diélectrique et diagnostic
IEC 60060-3
Définition de la tension très basse fréquence (VLF)
=> Distorsion maximale du signal de +/- 5%
Signal carré >> 5% Autres >> 5%Signal sinusoïdal < 0.5%
Essai diélectrique et diagnosticEssai diélectrique et diagnostic
Points clés :Points clés :
Pas de tension rémanente à l’issue des essaisPas de tension rémanente à l’issue des essais
Aucun impact sur les câbles sainsAucun impact sur les câbles sains
Mise en évidence des points faiblesMise en évidence des points faibles
Puissance réduite des générateursPuissance réduite des générateurs
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Écran semi-conducteur
isolant
Semi-conducteur
conducteur
"arborescences en nœud-papillon"
"arborescence en éventail"
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Identifier les points faibles ?Identifier les points faibles ?
Comparaison des arborescences électriques et Comparaison des arborescences électriques et
des arborescences d’eaudes arborescences d’eau
Arborescences électriques :Arborescences électriques : apparaissent sous un champ électrique local élevéapparaissent sous un champ électrique local élevé accompagnées de Décharges Partielles (DP) accompagnées de Décharges Partielles (DP) se présentent sous la forme de long canaux apparentsse présentent sous la forme de long canaux apparents croissance très rapide dans le PE, le PERcroissance très rapide dans le PE, le PER
Arborescences d’eau:Arborescences d’eau: apparaissent même sous un champ électrique faible apparaissent même sous un champ électrique faible (< 1 kV / mm)(< 1 kV / mm) croissance extrêmement lente (p.e. sur 6 à 10 ans)croissance extrêmement lente (p.e. sur 6 à 10 ans) absence de Décharges Partielles (DP)absence de Décharges Partielles (DP) ne présentent pas de canaux apparentsne présentent pas de canaux apparents
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Vitesse de croissance des arborescences électriques suite à la pénétration d’une Vitesse de croissance des arborescences électriques suite à la pénétration d’une
aiguille et mesurées à la tension d’essai recommandée aiguille et mesurées à la tension d’essai recommandée
0
2
4
6
8
10
12
14
Vite
sse
de
cro
issa
nce
d
es c
anau
x [m
m/h
]
sec, neuf
humide, ancien (enservice)
Référence:Recherche et développement, rapport annuel 1992, TU BerlinInstitut haute tensionProf.Dr.-Ing.Kalkner, Dipl.Ing.R.Bach
50 Hz / 0 .1 Hz cos-rect. / 0.1 Hz sin / 2Uo 3Uo 3Uo
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Générateur VLF BAUR
À vide En charge
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Importance de la qualité du signalImportance de la qualité du signal
À vide En charge
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Générateur VLF Concurrent A
En chargeÀ vide
Générateur VLF Concurrent B
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
% de claquage pendant les essais sur des réseaux isolés au PER, PI et % de claquage pendant les essais sur des réseaux isolés au PER, PI et mixtes(PER et PI) en fonction de la durée sous une tension sinusoïdale 0,1Hz mixtes(PER et PI) en fonction de la durée sous une tension sinusoïdale 0,1Hz
Reference: S. C. MOH, 2003, "Very low Frequency Testing – Its Effectiveness in Detecting Hidden Defects in Cables", CIRED Barcelona, Session 1, Paper 84
0
10
20
30
40
50
60
70
80
12 30 45 60T
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
fridafrida
24 kV24 kVrms rms truesinustruesinus® (34 kV® (34 kVpeakpeak))
34 kV signal carré34 kV signal carré 34 kV DC34 kV DC 0,1 – 0,01 Hz 0,1 – 0,01 Hz
Equipement VLF portableEquipement VLF portable
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
violaviola
42.5 kV42.5 kVrms rms truesinustruesinus® (60 kV® (60 kVpeakpeak))
60 kV squarewave60 kV squarewave60 kV DC60 kV DC0.1 – 0.01 Hz 0.1 – 0.01 Hz
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Equipement VLF portableEquipement VLF portable
PHG 70PHG 70
38 kV38 kVrms rms truesinustruesinus® (54® (54peakpeak))
57 kV signal carré57 kV signal carré70 kV DC70 kV DC0.1 – 0,01 Hz0.1 – 0,01 Hz
PHG 80PHG 80
57 kV57 kVrms rms truesinustruesinus® (80® (80peakpeak))
80 kV signal carré80 kV signal carré80 kV DC80 kV DC0.1 – 0,01 Hz0.1 – 0,01 Hz
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Défauts de montage Défauts de montage arborescences électriques (avec DP)arborescences électriques (avec DP)dans les boîtes de jonctiondans les boîtes de jonction mis en évidence par l’essai VLFmis en évidence par l’essai VLF et les terminaisonset les terminaisons
Défauts de pose des câblesDéfauts de pose des câbles arborescences électriques (avec DP)arborescences électriques (avec DP)mis en évidence par l’essai VLFmis en évidence par l’essai VLF
VieillissementVieillissement arborescences d’eauarborescences d’eauPénétration d’humiditéPénétration d’humidité nécessite diagnosticnécessite diagnostic
Influence des défauts de montage et du vieillissement Influence des défauts de montage et du vieillissement
naturel des liaisons câblesnaturel des liaisons câbles
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Solution BAUR VLF SystemsSolution BAUR VLF Systems
Fréquence de test programmable de 0,01 Hz à 1 Hz suivant Fréquence de test programmable de 0,01 Hz à 1 Hz suivant norme IEEE 400.2norme IEEE 400.2
Système évolutif avec les modules de diagnostic Pertes Système évolutif avec les modules de diagnostic Pertes diélectriques (tan delta) et Décharges Partielles (PD)diélectriques (tan delta) et Décharges Partielles (PD)
Essai diélectrique VLFEssai diélectrique VLF
Essai diélectrique et DiagnosticEssai diélectrique et Diagnostic
Essai diélectriqueEssai diélectrique
DiagnosticDiagnostic
Vérifier que l’installation électrique Vérifier que l’installation électrique est conforme aux normes et est conforme aux normes et supporte les contraintes électriques supporte les contraintes électriques spécifiéesspécifiées
Caractériser l’état d’une liaison Caractériser l’état d’une liaison électrique par la mesure du facteur électrique par la mesure du facteur de perte et localiser les éventuels de perte et localiser les éventuels points faibles points faibles
temps/sec0 10
tension
courant
= U RU C
² /² .
1C R.
Facteur de pertes Tan = Puiss.réelle Puiss. réactive
=
Evaluation de l’état global d’une liaison par mesure du facteur de pertesEvaluation de l’état global d’une liaison par mesure du facteur de pertes
IRP
ICPtan =
U
Re
I
IRP
ICP
j ImIRP Courant résistif de l’objet de
mesure
ICP Courant capacitif de l’objet de
mesure
I Courant de l'objet de mesure
U Tension d’essai
Angle de perte
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
À vide En charge
Importance de la qualité du signalImportance de la qualité du signal
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
Tension d‘essai U
Pert
es
dié
lectr
iqu
es
……
.Tan
delt
a
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
Pertes Diélectriques Tan Pertes Diélectriques Tan en fonction de la tension d‘essai Uen fonction de la tension d‘essai U
1E-05
1E-04
1E-03
1E-02
Tan
g D
elt
a
PE XLPE-H XLPE-C XLPE-WTR EPR
tan at U0
tan at 50 Hz
tan at 0,1 Hz
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
Facteur de Pertes à 0,1 Hz et 50 Hz des câbles HTA isolés avec Facteur de Pertes à 0,1 Hz et 50 Hz des câbles HTA isolés avec différents polymèresdifférents polymères
tan . 10-3
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
U / U 0
0.1
Hz T
an
g d
elt
a cable de référence neuf
en service depuis peu (1)
modérément en service (2)
modérément en service (3)
en service depuis longtemps
JICABLE, JICABLE, VersaillesVersailles, Juin 1995, doc B.9.6., Juin 1995, doc B.9.6.
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
Dépendance du Facteur de Pertes à 0,1 Hz avec la tension :Dépendance du Facteur de Pertes à 0,1 Hz avec la tension :
Câbles HTA à isolation PER neuf et en serviceCâbles HTA à isolation PER neuf et en service
Evaluation des mesures de TAN Evaluation des mesures de TAN pour des liaisons câblées pour des liaisons câblées isolées au PERisolées au PER
Liaisons bonnes pour le service :
tan (2 Uo) < 1.2 ‰ et[tan (2 Uo) - tan (Uo)] < 0,6 ‰
Liaisons à haut risque devant être réparées sans délais :
tan (2 Uo) > 2.2 ‰ ou[tan (2 Uo) - tan (Uo)] > 1,0 ‰
Entre ces valeurs, les liaisons sont à surveiller
Référence: EWE
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
6/10kV
Câble mixte
Papier, PER
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
12/20kV
Câble PER
9 ans en service
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
frida TD
viola TD
Systèmes de test VLF BAUR avec Diagnostic Systèmes de test VLF BAUR avec Diagnostic Tan Tan δδ intégréintégré
PHG TD
Intérêts des mesures de Diagnostic par la mesure de Intérêts des mesures de Diagnostic par la mesure de Tangente deltaTangente delta
Réception technique d’une ligne qui vient d’être installée
Acceptation d’une réparation (pose d’un accessoire par ex)
Maintenance préventive
Excellent outil d’évaluation de l’état du réseau et de planification des investissements (le remplacement des câbles peut être planifié en fonction de LA CRITICITE DES LIAISONS
Optimisation des coûts de maintenance en ne remplaçant que les tronçons en mauvais état
DiagnosticDiagnostic – Tan – Tan δδ
DiagnosticDiagnostic
DiagnosticDiagnosticEtape 1Etape 1
DiagnosticDiagnosticÉtape 2Étape 2
Identifier l’état global de la liaison Identifier l’état global de la liaison par le facteur de perte tan par le facteur de perte tan δδ
Localiser les points faibles par Localiser les points faibles par mesure des décharges partielles DP mesure des décharges partielles DP
GND
HV
Generateur VLF
sinusoidal
GND
GND
Measure line
Condensateur de couplage
quadripole
Haute Tension VLF
Signal DP de Haute fréquence, de basse tension Détecteur de
DP avec DSO
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DPExtrémité procheExtrémitééloignée
détecteur de DP
cable
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de PD
détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source deDP
détecteur DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source deDP
détecteur de DP
cable
réflexion àl’extrémité éloignéeExtrémité proche
Extrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
Déclenchement du détecteur et réflexion à l’extrémité proche
source de DP
détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
détecteur de DP
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
réflexion à l’extrémité proche
source de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
détecteur de DP
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
réflexion àl’extrémité éloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source of PD
Détecteur DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
Détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
source de DP
Détecteur de DP
cable
Extrémité procheExtrémitééloignée
Localisation de décharges partiellesLocalisation de décharges partiellesdans un câbledans un câble
PD Diagnosis, DSO graph
DiagnosticDiagnostic – Décharges Partielles – Décharges Partielles
Câbles PER, longueur 4600mCâbles PER, longueur 4600m
PD sur des
boites
PD sur
isolant câble
DiagnosticDiagnostic – Décharges Partielles – Décharges Partielles
Câble PI, longueur 3800mCâble PI, longueur 3800m
Concentration
de DP sur des
boites
DiagnosticDiagnostic – Décharges Partielles – Décharges Partielles
Boite de raccordement défectueuse
ExemplesExemples – Décharges Partielles – Décharges Partielles
ExemplesExemples – Décharges Partielles – Décharges Partielles
Défaut de montage – manque ruban isolant
ExemplesExemples – Décharges Partielles – Décharges Partielles
Tête de câble défectueuse
Défauts classiques sur câbles PI :Défauts classiques sur câbles PI :- corrosion de l’écran en plombcorrosion de l’écran en plomb- suivi par infiltration d’eausuivi par infiltration d’eau- sections déterréessections déterrées- accessoires défectueuxaccessoires défectueux
Sources classiques de Décharges PartiellesSources classiques de Décharges Partielles
Câble PILC avant Câble PILC avant aprèsaprès
Câble PILC, tension nominale : 11 kVCâble PILC, tension nominale : 11 kVAnnée de fabrication: 1974Année de fabrication: 1974longueur: 500 m longueur: 500 m
Plus de PD après Plus de PD après remplacement de la remplacement de la
boite de jonctionboite de jonction
DiagnosticDiagnostic – Décharges Partielles – Décharges Partielles
Câble PI, Boite de jonction défectueuseCâble PI, Boite de jonction défectueusefrom Point: Franz Schmidt Strasseto Point: Pfarrhaus Franz Schmidt StrasseType: Papier imprégnéTension nominale: 20Phase: L1Longueur: 638.0
DiagnosticDiagnostic – Décharges Partielles – Décharges Partielles
Câble mixte PER/PICâble mixte PER/PIMixed Cable XLPE/PILCSection PI entre boite 2 (254 m) et boite 3 (330 m)Longueur totale 461 mVitesse moy: 82 m/usTension d’essai : 12 kV (U0)Tension nominale: 20 kVDate: 21.09.04
DiagnosticDiagnostic – Décharges Partielles – Décharges Partielles
viola TDviola TD
frida TDfrida TD
PD PortablePD Portable
Systèmes portables de DiagnosticSystèmes portables de Diagnostic
• Détecteur de DP portableDétecteur de DP portable• Haute précision, manutention Haute précision, manutention
facile facile • Recherche des défauts après Recherche des défauts après
installationinstallation
Systeme VLF d‘essai et de Diagnostic
BAUR VLF TD/PD
Diagnostic complet TD & PD
Jusqu’à 57 kV RMS
Jusqu’à 80 kV DC
Laboratoire embarqué :Localisation de défaut et Test et Diagnostic VLF
BAUR Essai & diagnostic VLF embarqué :
Avantages du BAUR PHG-TD/PDAvantages du BAUR PHG-TD/PD
Système intégré: pour l’essai des câbles suivant IEEE, IEC and CENELEC (à 3Uo), pour le Diagnostic : mesure des Pertes diélectriques et des Décharges partielles, jusqu’à 2Uo max
Calibration des DP sur site suivant IEC 60 270
Détection et localisation des DP pour les câbles à isolant polymère et papier imprégné
Mesures fiables et reproductibles car indépendante de la charge (longueur du câble)
Le diagnostic outil de progrèsLe diagnostic outil de progrès
Meilleure fiabilité du réseauRéduction des arrêts non planifiésPlanification des investissementsRéduction des coûts de remplacement
More than 500 Diagnosis Systems are in use worldwide!
RADEEMA