ASTM D1868-20 Méthode d'essai standard pour la détection et la mesure des impulsions de décharge partielle (effet couronne) lors de l'évaluation des systèmes d'isolation

La norme « ASTM D1868-20 Méthode d'essai standard pour la détection et la mesure des impulsions de décharge partielle (corona) dans l'évaluation des systèmes d'isolation » développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) décrit une méthode d'essai pour détecter et mesurer les impulsions de décharge partielle (corona) aux bornes d'un système d'isolation sous une tension d'essai appliquée et pour déterminer les tensions d'apparition et d'extinction de décharge partielle (corona) lorsque la tension d'essai augmente et diminue. Cette méthode de test est également utile pour déterminer des quantités telles que la charge apparente et le taux de répétition des impulsions, ainsi que des quantités intégrées telles que le courant moyen, le rapport quadratique et la puissance. Cette méthode de test est utile pour tester des tensions avec des fréquences allant de zéro (tension continue) à environ 2000 XNUMX Hz.

Cette méthode d’essai est directement applicable à un système d’isolation simple qui peut être représenté comme un condensateur à deux bornes. Cette méthode d’essai peut également être appliquée aux systèmes d’isolation (avec paramètres distribués) tels que les câbles haute tension. Dans de tels systèmes, il convient de prêter attention aux phénomènes d’atténuation et de réflexion.

Aux fins de la présente norme, les plages et définitions suivantes s'appliquent :

• L'ionisation fait référence au processus par lequel des électrons sont perdus ou transférés vers des molécules ou des atomes neutres, créant des particules chargées positivement ou négativement.
• Une décharge partielle (couronne) fait référence à une décharge électrique qui ne traverse que partiellement l'isolation entre les conducteurs. Cette décharge électrique, régie par le processus d'ionisation transitoire du gaz, peut prendre la forme d'une étincelle caractérisée par un canal de décharge étroit ou d'une lueur diffuse avec un canal de décharge étendu ou considérablement élargi. Les décharges partielles se produisent dans des espaces remplis de gaz enfermés dans des systèmes d'isolation et sont déclenchées lorsque la tension aux bornes des espaces change d'une valeur égale à leur tension de claquage.
• Les couronnes sont des décharges partielles qui se produisent dans les gaz adjacents à un conducteur. Ce terme a également été utilisé pour désigner les décharges partielles en général.
• Les décharges partielles continues (couronne continue) sont des décharges qui se reproduisent à intervalles assez réguliers. Par exemple, environ à chaque cycle d’une tension alternative, ou au moins une fois par minute pour une tension continue appliquée.
• La tension de déclenchement d'une décharge partielle (couronne) est la tension la plus basse à laquelle des décharges partielles soutenues supérieures à une amplitude spécifiée (qui peut définir la limite de bruit de fond autorisée) se produisent lorsque la tension appliquée augmente progressivement. De nombreux paramètres de test et d’échantillonnage peuvent affecter cette valeur et, dans certains cas, la répétabilité peut être difficile à atteindre.
• La tension d'extinction de décharge partielle (couronne) est la tension la plus élevée à laquelle les décharges partielles supérieures à une amplitude spécifiée ne se produisent plus lorsque la tension appliquée est progressivement réduite au-dessus de la tension initiale. De nombreux paramètres de test et d’échantillonnage peuvent affecter cette valeur et, dans certains cas, la répétabilité peut être difficile à atteindre.
• La tension d'impulsion de décharge partielle est la tension d'impulsion terminale résultant d'une décharge partielle représentée comme une source de tension appliquée soudainement en série avec la capacité du système d'isolation testé et détectée aux bornes du système dans des conditions de circuit ouvert. La forme, le temps de montée et l'amplitude de la tension de l'impulsion de décharge partielle dépendent de la géométrie de la cavité, de sa taille, de la nature de ses limites, du type de gaz et de la pression qu'il contient, ainsi que des paramètres du milieu de transmission entre le champ de décharge et le détecteur d'impulsions de décharge partielle. Les impulsions de décharge partielle de type étincelle ont des temps de montée nettement plus courts que celles de type luminescent.
• La quantité de décharge partielle (charge corona terminale) est l'ampleur de la décharge individuelle dans un système d'isolation et est exprimée en termes de transfert de charge mesuré aux bornes du système. La charge mesurée n'est généralement pas égale à la charge transférée à l'emplacement de décharge et a une relation avec l'énergie de décharge. Pour un petit échantillon qui peut être traité comme un simple condensateur localisé, il est égal au produit de la capacité du système d'isolation et de la tension d'impulsion de décharge partielle.
• Le niveau de décharge partielle (couronne) est l'amplitude de la plus grande décharge de courant qui se produit lors de l'observation de décharges continues.
• Le courant de décharge moyen (couronne) est la valeur obtenue en divisant la somme des grandeurs absolues des décharges individuelles dans un intervalle de temps donné par cet intervalle de temps.
• Le rapport au carré est la somme des carrés des grandeurs de décharge individuelles dans un intervalle de temps donné divisée par cet intervalle de temps.
• L'énergie de décharge partielle (couronne) est l'énergie extraite de la source de tension d'essai à la suite d'une décharge individuelle.
• La perte de puissance due à une décharge partielle (couronne) est obtenue en divisant la somme des énergies tirées de la source de tension d'essai par les décharges individuelles se produisant au cours d'une certaine période de temps, par cette période de temps.
• La perte de puissance apparente due à une décharge partielle est la somme de la période de temps de toutes les amplitudes d'impulsion corona multipliée par la tension de test de la thermistance.
• Le taux d'impulsions de décharge partielle (corona) est le nombre moyen d'impulsions de décharge se produisant par seconde ou autre intervalle de temps spécifié. Le nombre d'impulsions peut être limité aux impulsions supérieures à une amplitude de seuil prédéterminée ou aux impulsions comprises entre des limites d'amplitude inférieure et supérieure spécifiées.
• Une impulsion de décharge partielle est une impulsion de tension ou de courant qui se produit à un endroit spécifique du circuit à la suite d'une décharge partielle.

Lors des tests, le système d'isolation d'un échantillon est mis sous tension dans un circuit de test à partir d'une source haute tension. Une décharge partielle (couronne) dans l'échantillon provoque un transfert de charge soudain et une impulsion de tension aux bornes de l'échantillon. Un dispositif de mesure connecté aux bornes est calibré et répond à l'impulsion de tension en termes de charge transférée aux bornes.

La présence de décharges partielles (couronne) à la tension de fonctionnement dans un système d'isolation peut potentiellement entraîner une réduction significative de la durée de vie du matériau isolant. Certains matériaux sont plus sensibles à ce type de dommages causés par une décharge que d’autres.

La présence de décharges partielles (couronne) dans un isolant apparemment solide est une indication possible de la présence de vides internes. Les tests de décharge partielle sont utiles dans la conception et l'inspection des isolants moulés, laminés et composites, ainsi que des échantillons sous forme de câbles, de condensateurs, de transformateurs, de traversées, de barres de stator et de machines tournantes.

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