Essai diélectrique

Les essais diélectriques sont des essais ayant pour but de vérifier le niveau d’isolement assigné d’un appareil électrique. Si le champ électrique dépasse la tenue diélectrique de l'appareil, un claquage (ou décharge disruptive) se produit et l'appareil peut voir ses propriétés physiques modifiées de façon réversible ou irréversible. Dans le cas d'appareils à haute tension, la tenue diélectrique doit se régénérer après tout claquage éventuel dû à une surtension excessive, de façon à assurer la continuité de service après l'élimination du défaut.

Différents essais diélectriques existent se différenciant principalement par la fréquence de la tension assignée à l'appareil électrique. Celui-ci doit démontrer sa capacité à résister à toutes les conditions pouvant apparaître lors de son fonctionnement : surtension permanente, transitoire, foudre..., sous la pluie ou dans le cas de pollution. Les niveaux de tensions auxquels doivent être testés les appareils sont liés les uns aux autres : on parle de coordination de l'isolement.

Pour réaliser ces essais, différents types de générateurs électriques haute tension sont utilisés selon la forme de la tension souhaitée. Par ailleurs, la mesure de la tension produite nécessite des appareils spécifiques.

Isolation diélectrique

Mesure de la rigidité électrique d'une huile minérale

Article détaillé : diélectrique.

L'isolation diélectrique permet dans les appareils électriques de séparer des parties ayant des tensions différentes, à fortiori entre les parties à haute tension et la terre ou entre différentes phases dans le cas des équipements triphasés. Leur rigidité diélectrique caractérise leur capacité à résister à un fort champ électrique sans décharge disruptive. Elle doit également avoir un faible facteur de perte, notée tan(δ), afin d'éviter que le courant ne passe entre les différentes parties^[1].

En matière d'essais on divise les types d'isolation diélectriques en deux catégories : celles autorégénératrice et celles non autorégénératrice. Les premières retrouvent intégralement leurs propriétés isolantes après une décharge disruptive au cours d'un essai, les autres non. Elles sont définitivement endommagées autrement dit^[2]. La plupart des gaz et des liquides isolants sont dans la première catégorie : air, SF₆, huile minérale ; les solides sont généralement dans la seconde^[3].

La formation d'une décharge électrique n'est pas un phénomène déterministe. De nombreux paramètres entrent en effet en jeu, seule une approche stochastique est possible^[4]. Cela explique la multiplication des décharges lors des essais ou la poursuite de ceux-ci sur une longue durée pour garantir la tension de tenue requise : la tension où ne se produit pas de décharge^[5].

Principe

Les composants électriques doivent être non seulement capables de résister aux conditions normales d'utilisation mais également aux conditions exceptionnelles. Ils doivent notamment pouvoir subir des surtensions de diverses sortes sans dommage afin d'assurer la continuité de service. Pour s'en assurer des essais sont réalisés lors de la fabrication et avant sa mise en service. La liste des essais à exécuter et leur procédure sont définis par les standards nationaux et internationaux^[6]. Ils garantissent la conformité des équipements avec les spécifications, avec les normes, ainsi que la qualité de l'isolation et enfin valident les calculs réalisés lors de la phase de conception^[7].

Type ou série

Les essais sont dits individuels de série s'ils doivent être réalisés sur chaque unité. Ils sont par contre dits de type si seul une unité de chaque type doit être testée^[8]. Les normes donnent des directives pour savoir si l'essai doit être de routine ou de type. Les essais spéciaux ne sont pas prévus par les normes^[9] mais sont effectués soit sur chaque unité, soit sur chaque type d'unité.

Formes de tensions

Généralité

La rigidité diélectrique d'un isolant n'est pas la même en fonction de la fréquence de la durée de la tension qui est appliquée à ses bornes. Pour tester de manière adéquate un appareil électrique, il faut déterminer les tensions et surtensions qui contraignent l'isolation en amplitude, en forme et en durée au moyen d'une analyse de réseau^[10].

On différencie les surtensions temporaires, donc longues, et celle transitoire, courtes et généralement amorties^[11]. Un certain nombre de formes de tension normalisée sont définies par les normes. Dans le tableau suivant l'abréviation f désigne la fréquence.

Classes et formes de surtensions, des formes de tension normalisées et des essais de tensions de tenue normalisée^[12]
Classe	Basse fréquence		Transitoire
	Permanente	Temporaire	Front lent	Front rapide	Front très rapide
Description	Tension sinusoïdale constante, f= 50 ou 60 Hz, durée de l'application supérieure à 1 h	Tension sinusoïdale dont l'amplitude augmente temporairement, 10 Hz<f<500 Hz. Durée de la surtension entre 20 ms et 1 h.	Signal montant lentement puis descendant lentement. Temps de montée jusqu'à la valeur maximale comprise entre 20 μs et 5 ms. Temps jusqu'à la moitié de la valeur maximale inférieure à 20 ms.	Signal montant rapidement puis descendant lentement. Temps de montée jusqu'à la valeur maximale comprise entre 0,1 μs et 20 μs. Temps jusqu'à la moitié de la valeur maximale inférieure à 300 μs.	Signal variant très rapidement suivi d'un signal sinusoïdal haute fréquence. La fréquence du premier signal est comprise entre 0,3 et 100 MHz. Celle du signal sinusoïdal entre 30 et 300 kHz.
Nom de l'essai normalisé	pas de nom	Essai à la tension de courte durée à la fréquence industrielle, ou plus simplement essai de tension appliquée^[13]^,^[14]	Essai de choc de manœuvre	Essai de choc de foudre en onde pleine	pas de nom
Formes de tension normalisée	idem description	Tension sinusoïdale dont l'amplitude augmente temporairement, 48 Hz<f<62 Hz. Durée de la surtension : 60 s.	Voir choc de manœuvre	Voir choc de foudre en onde pleine	Pas d'essai normalisé

À ces signaux spécifiés pour les réseaux électriques en courant alternatif, il convient d'ajouter les formes de tensions pour le test des équipements à courant continu, ainsi que deux types d'essais courants pour les câbles et les transformateurs^[15].

Autres formes de surtensions et essais de tensions de tenue normalisée^[16]
Classe	Continue		Basse fréquence		Transitoire
	Permanente	Transitoire	Très basse fréquence (VLF)	À fréquence doublée	Front très rapide coupé
Description	Tension continue constante supérieure à la tension continue de service.	Passage brutal d'une tension continue d'une certaine polarité, par exemple positive, à une tension continue de polarité opposée	Tension sinusoïdale de fréquence d'environ 0,1 Hz	Tension sinusoïdale de fréquence 100 ou 120 Hz	Voir choc de foudre en onde coupée
Nom de l'essai normalisé	Essai de tenue à la tension de source séparée à courant continu^[17]	Essai d'inversion de polarité^[18]	very low frequency (VLF)	Pas de nom normalisé	Essai en choc de foudre en onde coupée

Essai de tension alternative

Cas général : en tension appliquée

Ces essais ont pour but de vérifier la tenue de l'appareil dans le cas où une surtension à fréquence industrielle (50 ou 60 Hz) se produit sur le réseau, par exemple à la suite d'une perte de charge. Ils sont exigés pour toutes les tensions assignées. Selon la norme CEI, une tenue pendant une minute est exigée^[12]. En fonction de la tension nominale, le niveau de tension d'essai varie entre environ 1,5 et 3XU_m, la tension maximale entre phases. Au plus la tension nominale est élevée au plus le facteur multiplicatif est faible^[15]. Sauf mention contraire cet essai dure 60 s^[19]. Pour les enroulements des transformateurs de conversion HVDC, cette durée est notablement augmentée à une heure^[20].

Cet essai peut être accompagné de mesures de décharges partielles. Leur absence atteste de la qualité de l'isolation^[21].

Pour les appareils électriques extérieurs, l'essai doit être fait à sec et sous pluie. Aucune décharge électrique (ou décharge disruptive) n’est admise pendant l’essai à sec. L’essai sous pluie peut être répété si une décharge se produit, mais aucune autre décharge n’est permise.

Cas des câbles et des transformateurs

Différence entre l'essai de tension induite et appliquée pour les transformateurs

Dans le cas de l'essai de tension induite, l'isolation entre les tours est testés, pas dans le cas l'essai de tension appliquée

À cause de leur caractère fortement capacitif, les câbles électriques doivent être testés à basse fréquence (very low frequency, VLF) typiquement 0,1 Hz. Il s'avère en effet que les essais en tension continue ne reproduisent pas fidèlement les phénomènes de surtension pour les câbles^[15], mais un essai à fréquence industrielle impliquerait un équipement de test conséquent afin de fournir la puissance réactive nécessaire à l'alimentation du câble. Avec une fréquence de 0,1 Hz, cette dernière est 500 fois plus faible, l'équipement nettement plus compact. La durée de l'essai est typiquement d'une heure^[22].

À l'inverse les transformateurs sont testés à une fréquence plus élevée que la fréquence industrielle, typiquement deux fois cette dernière, afin d'éviter d'entrer en saturation. Le flux magnétique dans le circuit magnétique d'un transformateur est en effet proportionnel à ${\frac {U}{f}}$ . En cas de surtension à fréquence constante, le flux augmente, le circuit sature. Une augmentation de la fréquence évite le phénomène^[15].

En outre, les transformateurs subissent deux types d'essais distincts en tension alternative : en tension induite et en tension appliquée. Dans le premier cas, le transformateur est connecté comme en fonctionnement normal, c'est-à-dire qu'un courant traverse les enroulement, mais la tension à laquelle il est soumis est supérieure à celle nominale. Il permet de tester l'isolation entre les tours et entre les disques en même temps que l'isolation principale. Le transformateur étant connecté normalement, l'alimentation d'un enroulement induit une tension proportionnelle dans les autres enroulements. Dans le second cas, la même tension est appliquée aux deux bornes d'un enroulement simultanément, il n'y a donc pas de chute de tension à l'intérieur de celui-ci, le courant est nul, il n'y a pas d'induction dans les autres enroulements. Il sert à tester l'isolation principale, c'est-à-dire entre les enroulements et la cuve. Chaque enroulement doit être testé tour à tour^[23].

Essais de chocs

Choc de manœuvre

Forme normalisée d'un choc de manœuvre.

Article connexe : tension transitoire de rétablissement.

Lors de l'ouverture d'un disjoncteur alimentant une charge inductive, une surtension transitoire apparaît, on parle de tension transitoire de rétablissement. Le choc de manœuvre est un essai destiné à prouver la tenue de l'isolation à une telle contrainte^[15].

Le choc de manœuvre normalisé a un temps de montée, noté T_P, de 250 μs (tolérance ±20 %). Il correspond à la durée entre l'origine réelle et la tension de crête. Le temps de mi-valeur, T₂, vaut quant à lui 2 500 μs (tolérance ±60 %) et correspond à la durée entre l'origine réelle et le moment où la tension repasse en dessous de 50 % de la valeur crête de l'onde. La durée pendant laquelle la tension est supérieure à 90 % de la valeur crête est notée T_d^[24].

Pour les transformateurs il faut noter que l'application d'un choc de foudre sur un enroulement induit une tension proportionnelle dans les autres enroulements comme dans le cas des essais en tension induite^[25]. Dans certains cas, comme pour les transformateurs de conversion HVDC, des chocs de manœuvre appliqués sont réalisés, c'est-à-dire que le choc est appliqué aux deux bornes de l'enroulement simultanément, il n'y a alors pas de phénomène d'induction. Cela permet de tester un enroulement avec une tension supérieure à celles des autres multipliées par le rapport de transformation^[26].

Ces essais sont exigés uniquement pour les tensions assignées supérieures à 245 kV dans les normes CEI.

La durée de montée d'une onde de choc de manœuvre est beaucoup plus lente que celle d'une onde de choc de foudre, de l'ordre de 250 microsecondes. À tension crête égale, la tenue en tension d'une isolation est généralement plus faible avec ce type d'onde de choc^[27].

Choc de foudre en onde pleine

Forme normalisée d'un choc de foudre à onde pleine.

Choc de foudre en onde coupée

Forme normalisée d'un choc de foudre hachée

Lors de chute de foudre, il peut arriver qu'un arc électrique se forme entre un élément sous haute tension et la terre. La tension monte alors rapidement sous l'effet de la foudre, puis chute brutalement quand l'arc électrique apparaît. En outre, les parafoudres qui protègent les postes électriques produisent le même phénomène. Le choc de foudre en onde coupée sert à reproduire ce phénomène sur l'installation^[7].

Lors de sa phase de montée le choc de foudre en onde coupée est identique au choc de foudre en onde pleine. Lorsque la valeur d'essai est atteinte, un dérivateur est activé et la tension chute. Une droite est tracée entre le point correspondant à 70 % de la valeur crête de la tension lors de la descente (C sur la figure) et celle correspondant à 10 % (D sur la figure). La durée entre l'origine virtuelle et l'intersection de cette dernière droite avec la droite correspondant à la valeur de crête est appelée temps de coupure. Il est compris entre 2 et 5 μs^[29].

Procédures

Idéalement, une isolation aurait une valeur de tension de tenue bien définie en dessous de laquelle aucune décharge disruptive ne se produirait et au-delà de laquelle ces décharges seraient systématiques. À cause du caractère stochastique des phénomènes de décharges électriques, la probabilité d'avoir un arc augmente avec la tension appliquée dessinant une fonction de répartition empirique^[4].

La procédure d'essai dépend du caractère autorégénérateur ou non de l'isolation.

Dans le cas où l'isolation testée est autorégénératrice, il faut prendre en compte le fait que le rétablissement de l'isolement après une décharge disruptive est une fonction du temps, il faut donc laisser un intervalle de temps suffisant entre les applications de la tension d'essai pour que l'isolation puisse retrouver sa tenue diélectrique complète^[30].

Procédure A

Si l'isolation n'est pas autorégénératrice, tout arc provoque un endommagement de l'équipement. Il faut alors tester selon la procédure A. Le nombre de répétitions est limité : trois pour la polarité spécifié, et une tension au niveau de tenue normalisée. L'essai est réussi si aucune décharge ne se produit. On admet que la tension de tenue est celle testée avec succès^[31]^,^[32].

Procédure B

À l'inverse, si l'isolation est autorégénératrice, une décharge n'entraîne pas de dommage. On peut donc multiplier les décharges afin de déterminer avec précision la tension de tenue. Pour la procédure CEI B, une série de 15 chocs est appliquée pour chaque configuration d’essai et pour chaque polarité de tension. Les essais de tension aux chocs de foudre sont satisfaisants si le nombre de décharges disruptives ne dépasse pas deux pendant chaque série de 15 chocs^[33]^,^[34].

Procédure C

La procédure C, inspirée des normes américaines, consistent à appliquer 3 chocs consécutifs. Si aucune décharge ne se produit l'essai est réussi. Si une unique décharge a lieu, neuf chocs supplémentaires sont appliqués. Aucune autre décharge ne doit alors se produire. Si lors des trois premiers chocs plus d'une décharge a lieu l'essai a échoué^[33]^,^[35].

Procédure D

La procédure D consiste à appliquer un grand nombre de chocs à l'isolation afin de pouvoir tracer sa fonction de répartition empirique. L'essai est considéré comme concluant si la tension correspondant à une probabilité de 10 % d'avoir une décharge est supérieure à la tension de tenue spécifiée^[36].

Tension continue appliquée

Lors des essais en tension continue, cette dernière est appliquée à l'élément à tester pendant 60 s sauf mention contraire. Aucune décharge ne doit se produire durant l'essai^[37].

Dans le cas des transformateurs de conversion HVDC, l'essai dure deux heures, le niveau de tension est de 1,5 fois celui reçu en fonctionnement normal. Le niveau de décharges partielles doit rester sous certaines limites pour que l'essai soit validé^[38].

Inversion de polarité

Forme normalisée de l'inversion de polarité

L'essai d'inversion de polarité sert à reproduire le changement de polarité de la tension qu'effectuent les lignes HVDC utilisant la technologie de commutation par les lignes (LCC) à chaque inversion du flux de puissance. L'essai d'inversion de polarité normalisé consiste à appliquer une tension continue négative pendant une durée d'une heure trente, puis à inverser la polarité, donc au même niveau de tension mais en positif, d'attendre une nouvelle fois une heure trente puis à inverser une fois encore la polarité, toujours même niveau de tension, et de la maintenir pendant 45 minutes. Le niveau de tension comprend un facteur 1,25 par rapport aux contraintes réellement appliquées en fonctionnement normal. Le niveau de décharges partielles doit rester sous certaines limites pour que l'essai soit validé^[39].

Condition de tests

Facteurs correctifs

Les résultats des essais dépendent des conditions dans lesquelles ils sont réalisés. Dans le cas des tests visant à valider les distances d'isolement dans l'air, il est important de connaître ses propriétés au moment de l'essai. En effet, son humidité et sa densité influent sur les valeurs de tenue en tension mesurées^[40].

La tension de décharge disruptive d'un chemin donné dans l'air augmente avec la densité de l'air^{[note 1]} et diminue avec l'humidité^[41]. Pour contourner ce problème, des facteurs de corrections sont appliqués aux valeurs mesurées afin de revenir aux conditions normalisées^[42]^,^[40].

L'atmosphère normalisée de référence est définie à une température de 20 °C, une pression de 1 013 hPa et une humidité absolue de 11 g/m³^[43]. Un facteur de correction K_t est défini de telle sorte que ^[44]:

U={\frac {U_{0}}{K_{t}}}

Ce facteur est lui-même défini comme : $K_{t}=k_{1}\cdot k_{2}$ . Où k₁ est le facteur de correction de la densité de l'air et k₂ celui de l'humidité.

Valeur des facteurs de correction k₁ et k₂^[44]

contenu=

k_{1}=\delta ^{m}

Où delta est la densité de l'air qui se calcule comme suit :

\delta ={\frac {P(273+t_{0})}{P_{0}(273+t}}

Avec P la pression, P₀ la pression de référence 1 013 hPa, t la température de l'air en °C et t₀ la température de référence 20 °C. m est un facteur tabulé (voir ci-dessous).

k_{2}=k^{w}

Soit h l'humidité relative et delta comme défini précédemment. k a une valeur dépendant de la forme de tension appliquée:

Si la tension est continue : $k=1+0.014({\frac {h}{\delta }}-11)-0.00022({\frac {h}{\delta }}-11)^{2}$ , valable pour 1< ${\frac {h}{\delta }}$ <15 g/m³
Tension alternative : $k=1+0.012({\frac {h}{\delta }}-11)$ , valable pour 1< ${\frac {h}{\delta }}$ <15 g/m³
Impulsions : $k=1+0,010({\frac {h}{\delta }}-11)$ , valable pour 1< ${\frac {h}{\delta }}$ <20 g/m³

Afin de déterminer w et m, il faut calculer une valeur intermédiaire g :

g={\frac {U_{50}}{500\cdot L\cdot \delta \cdot k}}

Où U₅₀ est la tension pour laquelle, il y a 50 % de probabilité d'avoir une décharge disruptive et L est le trajet minimum en mètre.

g	m	w
<0,2	0	0
0,2 - 1,0	g(g-0,2)/0,8	g(g-0,2)/0,8
1 - 1,2	1,0	1,0
1,2 - 2,0	1,0	(2,2-g)(2-g)/0,8
>2,0	1,0	0

Essais à sec et sous la pluie

Les isolateurs ont leurs capacités diélectriques qui dépendent fortement des conditions d'essai

Les isolations externes doivent être soumises à des essais sous la pluie en plus des essais à sec pour toutes les formes de tension. En effet, la résistance surfacique des isolateurs peut changer fortement diminuer sous l'influence de l'humidité, il convient de vérifier l'absence de conduction. Pour réaliser cet essai l'isolation externe est aspergée d'eau, celle-ci devant avoir une température et une résistivité précise^[45]^,^[46]^,^[6].

Essais sous pollution artificielle

Afin de simuler la pollution, par exemple du sel marin ou de la poussière industrielle, s'accumulant sur les isolateurs le long de leur utilisation, des essais en pollution artificielle peuvent être réalisés. Deux méthodes existent : celle du brouillard salin et celle de la couche solide. Dans le premier cas, l'isolateur est placé dans une chambre d'essai dans laquelle une solution aqueuse à la salinité donnée est pulvérisée en fines gouttelettes sur l'isolateur avant de lui appliquer la tension d'essai. Dans le cas de la couche solide, du Kieselguhr ou du Kaolin, non soluble, est mis dans de l'eau, la conductivité du mélange est vérifiée, puis pulvérisée sur l'isolateur jusqu'à obtenir une couche uniforme sur sa surface. La mise sous tension peut avoir lieu avant ou après la pulvérisation selon le choix de la procédure^[47].

Ces méthodes ont été développées pour les isolateurs en verre ou en céramique. Elles se montrent par contre peu adaptées pour les isolateurs en polymère, leur grande hydrophobie tend à rendre les résultats des essais non reproductibles (la couche de pollution n'est pas uniforme), la dispersion des mesures est très élevée. Des recherches ont lieu en 2013 pour trouver une procédure d'essai présentant à la fois un coût faible, une bonne reproductibilité et une bonne représentativité^[48].

Coordination de l'isolement

Un générateur de Marx permet de générer des décharges impulsionnelles

Article détaillé : Coordination de l'isolement.

D'après la définition CEI, la coordination de l'isolement est : « sélection de la rigidité diélectrique des matériels, en fonction des tensions de service et des surtensions qui peuvent apparaître dans le réseau auquel ces matériels sont destinés et compte tenu de l'environnement en service et des caractéristiques des dispositifs de prévention et de protection disponibles^[49] ». Concrètement cela veut dire que le gestionnaire de réseau doit déterminer le type de contraintes pouvant apparaître et choisir un niveau d'isolement en fonction. La présence de parafoudres est prise en compte. Par ailleurs, les niveaux d'isolement pour les différentes formes de tension ne sont pas indépendants. Une isolation pouvant maintenir une grande tension alternative à ses bornes pourra également résister à un choc de manœuvre de haute tension et inversement. Dans les normes des tableaux sont spécifiés, où les équivalences pour les niveaux de tension entre différentes formes de tension sont données. Par exemple, pour une tension nominale entre phases de 400 kV, une tension maximale entre phases en régime permanent de 420 kV est choisie, celle-ci correspond à une tension pour les chocs de manœuvre comprise entre 850 et 950 kV et pour les chocs de foudre entre 1050 et 1 425 kV. Le type d'isolation considéré permet de choisir le niveau adéquat^[50]^,^{[note 2]}.

La coordination de l'isolation repose sur la détermination de la valeur de la « tension la plus élevée pour le matériel », notée U_m. Il s'agit de la valeur la plus élevée entre phases pour laquelle le matériel est spécifié. Dans les faits cette valeur est normalisée et ne peut prendre que certaines valeurs : 3,6, 7,2, 12, 17,5, 24, 36, 52, 72,5, 100, 123, 145, 170, 245, 300, 362, 420, 550, 800 et 1100 dans les normes CEI. Si la valeur maximale de la tension alternative entre phases du réseau est différente de ces valeurs : « (U_m) est alors choisie comme étant la plus proche valeur normalisée de U_m égale ou supérieure à la tension la plus élevée du réseau dans lequel le matériel sera installé ». Par ailleurs, comme évoquée ci-dessus, chaque U_m est associée à un certain niveau de tension pour les chocs de manœuvre et de foudre. Il faut donc déterminer la surtension la plus contraignante et en déduire la ligne dans le tableau à sélectionner^[51]^,^[50].

Exemples^{[note 3]}

L'étude réseau donne une surtension maximale de 415 kV, des chocs de foudres à 1 300 kV et des chocs de manœuvre de 950 kV. La valeur de U_m normalisée la plus proche de 415 kV est 420 kV, cette valeur étant supérieure à la première elle est choisie comme U_m. Le tableau 3 de la norme CEI 60071-1 précise que les valeurs de choc de manœuvre et de foudre sont cohérents à la fois entre eux et avec la U_m sélectionnée, on a donc déterminé la coordination de l'isolement avec succès.

Autre exemple : L'étude réseau donne une surtension maximale de 415 kV, des chocs de foudres à 1 550 kV et des chocs de manœuvre de 950 kV. D'après le niveau de surtension la U_m normalisée devrait être 420 kV comme précédemment. Cependant le niveau du choc de foudre est trop important pour une telle valeur de U_m. Il faut donc sélectionner une U_m plus grande, la suivante est 550 kV, qui a bien un choc de foudre à 1 550 kV. Autrement dit, l'isolation en tension alternative va être surdimensionnée pour pouvoir résister aux chocs de foudre apparaissant sur le réseau.

Générateurs de haute tension

En fonction du test à réaliser différents appareils électriques existent pour produire la tension souhaitée. Pour les essais de tension à fréquence industrielle un transformateur de puissance peut suffire si la tension reste peu élevée, dans le cas contraire un transformateur adapté : transformateur d'essai peut être employé. Pour les chocs, un générateur de Marx est normalement utilisé. Pour les essais en tension continue, un générateur Cockcroft-Walton est employé^[52]. Ces derniers sont cependant peu adaptés pour le test d'appareil électrique ayant une forte capacité. La tension produite oscille alors fortement. Des montages similaires à celui conçu par Stanley G. Peschel en 1970 sont alors préférables^[53]^,^[54].

Appareils de mesure de la tension

Histoire

Selon Nils Hylten Cavallius, le premier essai de choc a été réalisé aux alentours de 1915 par F. W Peek Jr.. La première mesure de la forme de la tension au moyen d'un oscilloscope a eu lieu en 1927 par Dennis Gabor^[58].

À partir des années 1930, la Grande-Bretagne, l'Allemagne, les États-Unis et l'IEC definissent séparément différentes formes d'onde pour le choc de foudre. Ce n'est que dans les années 1960 que tous se mettent d'accord pour un temps de montée de 1,2 μs et un temps de mi-valeur de 50 μs^[59].

Normes

CEI 60060-1 : Technique des essais à haute-tension - Partie 1 : Définitions et exigences générales
CEI 60071-1 : Coordination de l'isolement - Partie 1 : Définitions, principes et règles
CEI 60071-2 : Coordination de l'isolement - Partie 2 : Guide d'application
CEI 60507 : Essais sous pollution artificielle des isolateurs pour haute tension destinés aux réseaux à courant alternatif

Références

↑ Kuechler 2005, p. 263
↑ CEI 60060-1, clause 3.4 et 3.5, version 2010
↑ Kuechler 2005, p. 313
↑ ^{a et b} Kuechler 2005, p. 135
↑ CEI 60071-1, clause 3.27, version 2011
↑ ^{a et b} Kuffel, Zaengl et Kuffel 2000, p. 5
↑ ^{a et b} Harlow 2004, p. 312
↑ CEI 60076-1, clause 3.11.1 et 3.11.2, version 2011
↑ CEI 60076-1, clause 3.11.3, version 2011
↑ CEI 60071-1, clause 5.2, version 2011
↑ CEI 60071-1, clause 3.17.2 et 3.17.3, version 2011
↑ ^{a et b} CEI 60071-1, tableau 1, version 2011
↑ CEI 60076-3, clause 10, version 2013
↑ Dans les anciennes normes on trouve : essai de tenue à la tension de source séparée à courant alternatif
↑ ^{a b c d e et f} Kuechler 2005, p. 23-28
↑ Kuechler 2005, p. 27
↑ CEI 61378-2, clause 10.4.3, version 2001
↑ CEI 61378-2, clause 10.4.4, version 2001
↑ CEI 60060-1, clause 6, version 2010
↑ CEI 61378-2, clause 10.4.5, version 2001
↑ Kuechler 2005, p. 224
↑ Kuechler 2005, p. 327
↑ Harlow 2004, p. 324-325
↑ CEI 60060-1, clause 8, version 2010
↑ CEI 60076-3, clause 15, version 2013
↑ CEI 61378-2, clause 10.4.1, version 2001
↑ CEI 60071-1, tableau 3, version 2011
↑ CEI 60060-1, clause 7.2, version 2010
↑ ^{a et b} CEI 60060-1, clause 7, version 2010
↑ CEI 60071-2, clause 5.3.5, version 1996
↑ CEI 60071-2, clause 5.3.2, version 1996
↑ CEI 60060-1, clause 7.3.1.1, version 2010
↑ ^{a et b} CEI 60071-2, clause 5.3.4, version 1996
↑ CEI 60060-1, clause 7.3.1.2, version 2010
↑ CEI 60060-1, clause 7.3.1.3, version 2010
↑ CEI 60060-1, clause 7.3.1.4, version 2010
↑ CEI 60060-1, clause 5, version 2010
↑ CEI 61378-2, clause 8.2.3 et 10.4.3, version 2001
↑ CEI 61378-2, clause 8.2.4 et 10.4.4, version 2001
↑ ^{a et b} Kuechler 2005, p. 186-187
↑ CEI 60060-1, clause 4.3.2, version 2011
↑ CEI 60060-1, clause 4.3.3, version 2011
↑ CEI 60060-1, clause 4.3.1, version 2010
↑ ^{a et b} CEI 60060-1, clause 4.3.3, version 2010
↑ Kuffel, Zaengl et Kuffel 2000, p. 509
↑ CEI 60060-1, clause 4.4, version 2010
↑ CEI 60507, version 2001
↑ (en) Groupe de travail C4.303, Artificial Pollution Test for Polymer Insulators results of round Robin Test, CIGRÉ, octobre 2013
↑ CEI 60071-1, clause 3.1, version 2011
↑ ^{a et b} Kuechler 2005, p. 310
↑ CEI 60071-1
↑ Kuffel, Zaengl et Kuffel 2000, p. 21-74
↑ CIGRÉ 593 2014, p. 7
↑ (en) « Flexible snake-like string of components encased in tubular sheath immersed in oil US 3886412 A », sur google (consulté le 3 décembre 2014)
↑ ^{a b c et d} Kuechler 2005, p. 348-365
↑ CIGRÉ 593 2014, p. 11
↑ Kuffel, Zaengl et Kuffel 2000, p. 77-200
↑ CIGRÉ 593 2014, p. 8
↑ CIGRÉ 593 2014, p. 9

Notes

↑ Pour des pressions très basses, la tension de décharge disruptive augmente, voir Loi de Paschen.
↑ Dans les normes IEEE les niveaux de tension équivalent sont sensiblement différents mais le principe reste le même
↑ Ces exemples sont indicatifs et constituent en l'état un travail inédit
↑ Une capacité ne laisse pas passer le courant si elle a une tension continue à ses bornes

Bibliographie

(en) James H. Harlow, Electric power transformer engineering, CRC Press, 2004
(de) Andreas Kuechler, Hochspannungstechnik, Grundlagen, Technologie, Anwendungen, Berlin, Springer, 2005, 543 p. (ISBN 3-540-21411-9, lire en ligne)
(en) E. Kuffel, W.S. Zaengl et J. Kuffel, High voltage engineering, fundamentals, Oxford, Newnes, 2000 (ISBN 0-7506-3634-3)
(en) Groupe de Travail D1.35, Past, Present and Future of IEC And IEEE High-Voltage and High Current Testing Standards, t. 593, CIGRÉ, coll. « brochure », août 2014

[1] Kuechler 2005, p. 263

[2] CEI 60060-1, clause 3.4 et 3.5, version 2010

[3] Kuechler 2005, p. 313

[k135-4] {a et b} Kuechler 2005, p. 135

[5] CEI 60071-1, clause 3.27, version 2011

[kzk5-6] {a et b} Kuffel, Zaengl et Kuffel 2000, p. 5

[h312-7] {a et b} Harlow 2004, p. 312

[8] CEI 60076-1, clause 3.11.1 et 3.11.2, version 2011

[9] CEI 60076-1, clause 3.11.3, version 2011

[10] CEI 60071-1, clause 5.2, version 2011

[11] CEI 60071-1, clause 3.17.2 et 3.17.3, version 2011

[INZNNI-12] {a et b} CEI 60071-1, tableau 1, version 2011

[13] CEI 60076-3, clause 10, version 2013

[14] Dans les anciennes normes on trouve : essai de tenue à la tension de source séparée à courant alternatif

[k23-15] {a b c d e et f} Kuechler 2005, p. 23-28

[16] Kuechler 2005, p. 27

[17] CEI 61378-2, clause 10.4.3, version 2001

[18] CEI 61378-2, clause 10.4.4, version 2001

[19] CEI 60060-1, clause 6, version 2010

[20] CEI 61378-2, clause 10.4.5, version 2001

[21] Kuechler 2005, p. 224

[22] Kuechler 2005, p. 327

[23] Harlow 2004, p. 324-325

[24] CEI 60060-1, clause 8, version 2010

[25] CEI 60076-3, clause 15, version 2013

[26] CEI 61378-2, clause 10.4.1, version 2001

[27] CEI 60071-1, tableau 3, version 2011

[28] CEI 60060-1, clause 7.2, version 2010

[5IW2A9-29] {a et b} CEI 60060-1, clause 7, version 2010

[30] CEI 60071-2, clause 5.3.5, version 1996

[31] CEI 60071-2, clause 5.3.2, version 1996

[32] CEI 60060-1, clause 7.3.1.1, version 2010

[2ZJFNS-33] {a et b} CEI 60071-2, clause 5.3.4, version 1996

[34] CEI 60060-1, clause 7.3.1.2, version 2010

[35] CEI 60060-1, clause 7.3.1.3, version 2010

[36] CEI 60060-1, clause 7.3.1.4, version 2010

[37] CEI 60060-1, clause 5, version 2010

[38] CEI 61378-2, clause 8.2.3 et 10.4.3, version 2001

[39] CEI 61378-2, clause 8.2.4 et 10.4.4, version 2001

[k186-40] {a et b} Kuechler 2005, p. 186-187

[42] CEI 60060-1, clause 4.3.2, version 2011

[43] CEI 60060-1, clause 4.3.3, version 2011

[44] CEI 60060-1, clause 4.3.1, version 2010

[correc-45] {a et b} CEI 60060-1, clause 4.3.3, version 2010

[46] Kuffel, Zaengl et Kuffel 2000, p. 509

[47] CEI 60060-1, clause 4.4, version 2010

[48] CEI 60507, version 2001

[49] (en) Groupe de travail C4.303, Artificial Pollution Test for Polymer Insulators results of round Robin Test, CIGRÉ, octobre 2013

[50] CEI 60071-1, clause 3.1, version 2011

[k310-51] {a et b} Kuechler 2005, p. 310

[53] CEI 60071-1

[55] Kuffel, Zaengl et Kuffel 2000, p. 21-74

[56] CIGRÉ 593 2014, p. 7

[57] (en) « Flexible snake-like string of components encased in tubular sheath immersed in oil US 3886412 A », sur google (consulté le 3 décembre 2014)

[k348-58] {a b c et d} Kuechler 2005, p. 348-365

[59] CIGRÉ 593 2014, p. 11

[61] Kuffel, Zaengl et Kuffel 2000, p. 77-200

[62] CIGRÉ 593 2014, p. 8

[63] CIGRÉ 593 2014, p. 9

[41] Pour des pressions très basses, la tension de décharge disruptive augmente, voir Loi de Paschen.

[52] Dans les normes IEEE les niveaux de tension équivalent sont sensiblement différents mais le principe reste le même

[54] Ces exemples sont indicatifs et constituent en l'état un travail inédit

[60] Une capacité ne laisse pas passer le courant si elle a une tension continue à ses bornes

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[note 1]

[41]

[42]

[43]

[44]

[45]

[46]

[47]

[48]

[49]

[50]

[note 2]

[51]

[note 3]

[52]

[53]

[54]

[55]

[56]

[note 4]

[57]

[58]

[59]