Décharges partielles dans les transformateurs immergés dans l'huile : nature et causes courantes des niveaux excessifs de décharges partielles

01 Introduction

Décharges partielles (DP) dans les hydrocarbures immergés Transformateurs de puissance Les décharges partielles constituent un défi majeur pour l'industrie des transformateurs à l'échelle mondiale. De nombreux fabricants ont subi des pertes importantes en raison de défaillances liées à ces décharges.

Des dépassements de seuil de décharge partielle peuvent survenir lors des tests en usine, des inspections par des tiers ou chez les clients. Localiser les sources de décharge partielle s'apparente souvent à « chercher une aiguille dans une botte de foin », ce qui entraîne des reprises durant des jours, voire des mois, et des pertes de qualité considérables pour les fabricants ou les utilisateurs finaux.

Par conséquent, il est essentiel de diagnostiquer scientifiquement et d'identifier rapidement les causes d'une PD excessive.

02 Définition et nature

Bien qu'il n'existe pas de définition officielle, l'auteur définit la maladie de Parkinson comme suit :
[Décharge se produisant à des endroits localisés à l'intérieur d'un transformateur qui n'a pas encore provoqué de rupture d'isolation immédiate ni de contournement.]

Les scénarios de maladie de Parkinson varient considérablement, mais partagent une essence commune :
[Des défauts structurels, matériels ou de fabrication dans le système d'isolation provoquent une distorsion localisée du champ électrique dépassant la rigidité diélectrique à cet endroit, ce qui entraîne une rupture par ionisation répétitive, à l'échelle micrométrique et non pénétrante.]

En résumé, la nature des décharges partielles réside dans une concentration localisée du champ électrique dépassant l'intensité du champ d'amorçage des décharges partielles.

03 Causes principales

D’après les mécanismes des décharges partielles, tout facteur provoquant des champs électriques localisés excessifs peut déclencher des dépassements de seuil de décharge partielle.

3.1 Emplacements PD
La maladie de Parkinson peut avoir pour origine :

bagues

 

Changeurs de prises OLTC/DETC

 

Conduit

 

Enroulements

 

Composants de mise à la terre

 

surfaces isolantes/défauts internes

 

huile de transformateur

Sites les plus vulnérables :Des bulles d'air dans un isolant solide ou des bulles de gaz dans l'huile.
Raison:Sous contrainte de tension, l'intensité du champ électrique est inversement proportionnelle à la constante diélectrique (ε).

Isolation en papier ε ≈ 4,4

 

Vides d'air ε ≈ 2,0
→ Les vides d'air subissent une intensité de champ environ 2,2 fois supérieure.
Avec une faible rigidité diélectrique (AC ≈2 kV/mm), les vides/bulles deviennent des points faibles pour l'initiation de la DP.

3.2 Types de PD
Types courants de MP chez Transformateur immergé dans l'huiles:

Décharge de bulles de gaz

 

Décharge induite par l'humidité(isolation humide)

 

Décharge d'électrode pointue(pointes des électrodes haute tension/terre)

 

décharge potentielle flottante

 

Décharge d'entrefer en forme de coin

 

Décharge de particules métalliques/contaminantes

 

défauts d'adhérence(colle excessive/de mauvaise qualité dans les plaques de serrage/anneaux d'extrémité)

Point clé :

Les dépassements de PD sont rarement liés à la conception (probabilité d'environ 0,5 %).
Plus de 95 % des problèmes sont dus à des défauts de matériaux, de procédés ou de fabrication.

Raisonnement:Lorsque les surtensions (LI, LIC, SI, LTAC) sont converties en tension de tenue équivalente à la fréquence du réseau sur 1 minute (Conversion DIL), toutes dépassent la tension d'essai de décharge partielle (IVPD). L'isolation principale/longitudinale est conçue pour le scénario de surtension le plus élevé.

Non.	Type PD	Emplacement	Mécanisme	Cas courants
1	Décharge d'électrode pointue	Pièces de serrage, réservoir, douille de levage, cosses à sertir	Petit rayon de courbure → forte densité de charge → concentration de champ extrême	Boulons non protégés près des électrodes haute tension ; bords tranchants sur le blindage magnétique
2	Décharge de bulles de gaz/vide	Bulles dans l'huile / vides dans l'isolation solide	Faible constante diélectrique (ε≈1) → contrainte de champ élevée + faible rigidité diélectrique (2kV/mm)	Vide incomplet ; remplissage d’huile trop rapide ; adhérence excessive ou insuffisante dans les anneaux d’extrémité/sphères d’équilibrage
3	Décharge induite par l'humidité	Enroulements, isolation du noyau, conducteurs	L'humidité réduit la rigidité diélectrique de 60 à 70 %.	Séchage insuffisant du noyau ; surexposition à l’air ambiant pendant l’assemblage
4	Décharge de potentiel flottant	Panneaux de particules, supports en plomb, shunts magnétiques	Accumulation de charge → impulsion de décharge soudaine	Blindage magnétique non mis à la terre ; anneaux électrostatiques mal connectés
5	Rejet de contaminants	Eau/fibres/particules métalliques dans l'huile	La distorsion du champ et l'eau augmentent la contrainte du champ de 2,9 fois.	Filtration d'huile insuffisante ; noyau contaminé ; infiltration d'humidité

04 Outlook

Comprendre les types, les mécanismes, les localisations et les études de cas courants de la maladie de Parkinson est essentiel pour un dépannage ciblé.

Associées aux principes de connexion des transformateurs, à la conception structurelle, aux caractéristiques de la forme d'onde des décharges partielles, à la localisation de la polarité et aux tests de diagnostic, ces connaissances permettent une identification rapide de la cause première et minimisent les pertes de qualité.