Tests à haute tension | Test continu basse fréquence haute fréquence ou impulsionnel
La demande d'énergie électrique est en augmentation rapide. Aujourd'hui, une grande quantité d'énergie électrique est nécessaire pour être transmise d'un endroit à un autre afin de satisfaire cette demande croissante d'énergie. La transmission massive d'énergie peut être réalisée de manière la plus efficace par le biais d'un système de transmission d'énergie électrique à haute tension. Par conséquent, le système à haute tension devient une exigence essentielle pour la transmission d'énergie. Les équipements utilisés dans ces systèmes de transmission à haute tension doivent être capables de résister à ce stress de haute tension.
Mais en plus de cette capacité normale à résister à la haute tension, les équipements à haute tension doivent également être capables de résister à différentes surtensions pendant leur durée de vie opérationnelle. Ces différentes surtensions peuvent se produire lors de diverses conditions anormales.
Ces surtensions anormales ne peuvent pas être évitées, donc le niveau d'isolation des équipements est conçu et fabriqué de telle manière qu'il puisse résister à toutes ces conditions anormales.
Pour garantir les capacités de résistance à ces surtensions anormales, les équipements doivent subir différentes procédures d'essais à haute tension.
Certains de ces tests sont utilisés pour garantir la permittivité, les pertes diélectriques par unité de volume et la résistance diélectrique d'un matériau isolant. Ces tests sont généralement effectués sur un échantillon de matériau isolant. D'autres essais à haute tension sont effectués sur l'ensemble des équipements. Ces tests servent à mesurer et à garantir, la capacitance, les pertes diélectriques, la tension de rupture, et la tension de flash-over, etc., de l'équipement dans son ensemble.
Types d'essais à haute tension
Il existe principalement quatre types de méthodes d'essais à haute tension appliquées aux équipements à haute tension, et ils sont
Essais basse fréquence prolongés.
Essai continu en courant continu.
Essai haute fréquence.
Essai de surtension ou d'impulsion.
Essai basse fréquence prolongé
Cet essai est généralement effectué à la fréquence du réseau (en Inde, c'est 50 Hz et aux États-Unis, c'est 60 Hz). C'est l'essai à haute tension le plus couramment utilisé, effectué sur les équipements à haute tension. Cet essai, c'est-à-dire l'essai basse fréquence prolongé, est effectué sur un échantillon de matériau isolant pour déterminer et garantir la résistance diélectrique et les pertes diélectriques du matériau isolant. Cet essai est également effectué sur les équipements à haute tension et les isolateurs électriques à haute tension pour garantir la résistance diélectrique et les pertes de ces équipements et isolateurs.
Procédure d'essai basse fréquence prolongé
La procédure d'essai est très simple. Une haute tension est appliquée sur un échantillon d'isolation ou un équipement sous test par le biais d'un transformateur à haute tension. Un résistor est connecté en série avec le transformateur pour limiter le court-circuit de courant en cas de panne survenue sur l'appareil sous test. Le résistor est dimensionné avec autant d'ohms que la haute tension appliquée sur l'appareil sous test.
Cela signifie que la résistance doit être dimensionnée à 1 ohm / volt. Par exemple, si nous appliquons 200 kV pendant l'essai, le résistor doit avoir 200 kΩ, de sorte que, dans le cas d'une condition de court-circuit ultime, le courant de défaut doit être limité à 1 A. Pour cet essai, la haute tension à la fréquence du réseau est appliquée au spécimen ou à l'équipement sous test pendant une longue période spécifique pour garantir la capacité continue de résistance à la haute tension de l'appareil.
N.B. : Le transformateur utilisé pour produire une très haute tension dans cette procédure d'essai à haute tension, n'a pas besoin d'être de puissance élevée. Bien que la tension de sortie soit très élevée, le courant maximum est limité à 1 A dans ce transformateur. Parfois, des transformateurs en cascade sont utilisés pour obtenir une très haute tension, si nécessaire.
Essai à haute tension en courant continu
L'essai à haute tension en courant continu est normalement applicable aux équipements utilisés dans les systèmes de transmission à haute tension en courant continu. Mais cet essai est également applicable aux équipements à haute tension en courant alternatif lorsque l'essai à haute tension en courant alternatif n'est pas possible en raison de conditions inévitables.
Par exemple, sur le site, après l'installation des équipements, il est assez difficile de disposer d'une alimentation à haute tension en courant alternatif, car un transformateur à haute tension peut ne pas être disponible sur le site. Par conséquent, l'essai à haute tension avec une alimentation en courant alternatif n'est pas possible sur le site après l'installation de l'équipement. Dans cette situation, l'essai à haute tension en courant continu est le plus approprié.
Dans l'essai à haute tension en courant continu d'un équipement en courant alternatif, une tension directe d'environ deux fois la tension nominale est appliquée sur l'équipement sous test pendant 15 minutes à 1,5 heure. Bien que l'essai à haute tension en courant continu ne soit pas un substitut complet de l'essai à haute tension en courant alternatif, il est néanmoins applicable là où l'essai HVAC n'est pas du tout possible.
Essai haute fréquence
Les isolateurs utilisés dans les systèmes de transmission à haute tension peuvent être soumis à des ruptures ou des flash-overs lors de perturbations à haute fréquence. Les perturbations à haute fréquence se produisent dans le système à haute tension en raison des opérations de commutation ou d'autres causes externes. La haute fréquence dans le courant peut provoquer la défaillance des isolateurs même à des tensions comparativement basses en raison des pertes diélectriques élevées et du chauffage.
Ainsi, l'isolation de tous les équipements à haute tension doit garantir la capacité de résistance à la tension à haute fréquence pendant sa durée de vie normale. Principalement, l'interruption soudaine du courant de ligne lors de la commutation et d'un défaut en circuit ouvert, donne lieu à la fréquence de la forme d'onde de tension dans le système.
On constate que les pertes diélectriques pour chaque cycle de puissance sont presque constantes. Ainsi, à haute fréquence, les pertes diélectriques par seconde deviennent beaucoup plus importantes que celles de la fréquence normale du réseau. Ces pertes diélectriques rapides et importantes provoquent un chauffage excessif de l'isolateur. Ce chauffage excessif entraîne finalement une défaillance de l'isolation, peut-être par explosion des isolateurs. Ainsi, pour garantir cette capacité de résistance à la tension à haute fréquence, un essai à haute fréquence est effectué sur les équipements à haute tension.
Essai de surtension ou d'impulsion
Il peut y avoir une grande influence des surtensions ou de la foudre sur les lignes de transmission. Ces phénomènes peuvent provoquer la rupture des isolateurs de lignes de transmission et peuvent également attaquer le transformateur électrique connecté à l'extrémité des lignes de transmission. Les essais de surtension ou d'impulsion sont des essais à très haute ou extra haute tension, effectués pour étudier l'influence des surtensions ou de la foudre sur les équipements de transmission.
Normalement, les coups de foudre directs sur les lignes de transmission sont très rares. Mais lorsque un nuage chargé se rapproche de la ligne de transmission, la ligne est chargée de manière opposée en raison de la charge électrique à l'intérieur du nuage. Lorsque ce nuage chargé est soudainement déchargé par un coup de foudre à proximité, la charge induite de la ligne n'est plus liée mais se propage le long de la ligne à la vitesse de la lumière.
Ainsi, on comprend que même si la foudre ne frappe pas directement le conducteur de transmission, il y aura toujours une perturbation de surtension transitoire.
En raison de la décharge de foudre sur la ligne ou à proximité, une onde de tension frontale voyage le long de la ligne. La forme d'onde est montrée ci-dessous.
Pendant le trajet de cette onde, un stress de haute tension se produit sur l'isolateur. En raison de cela, une rupture violente des isolateurs est souvent causée par une impulsion de foudre. Ainsi, une enquête appropriée sur l'isolateur et les parties isolantes des équipements à haute tension doit être effectuée correctement par des essais à haute tension.
L'impulsion de foudre est un phénomène naturel total, elle n'a donc aucune forme et taille de tension frontale prédéfinies. Ainsi, pour effectuer ce test à haute tension, une onde de tension standard est appliquée. Cette onde de tension standard peut ne pas ressembler en hauteur et en forme à la tension d'impulsion réelle due à la foudre ou aux surtensions.
Au Royaume-Uni, dans la BSS 923 : 1940, l'onde de test standard est exprimée comme 1/50 µs, ce qui signifie que la tension atteint son pic en 1 microseconde et retombe à 50 % de sa valeur maximale en 50 microsecondes. Selon la norme indienne, la tension d'impulsion est exprimée comme 12/50 µs. Cela indique que la tension atteint son pic en 12 microsecondes et retombe à 50 % de son pic en 50 microsecondes.
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