La principale application électrique de la technologie ultrasonique est la détection des effets corona, et des micro-amorçages, phénomènes qui se manifestent dans les installations électriques haute tension et qui peuvent être regroupés sous le terme de « décharges partielles ».
L'effet Corona
Principe :
Lorsque l'on porte un conducteur à un potentiel suffisamment élevé, le champ électrique à son voisinage peut devenir suffisamment intense pour provoquer l’ionisation des molécules d’air. Les ions ainsi formés sont alors entraînés par la force électrostatique et tendent à se déplacer le long des lignes de champ, il existe donc un faible courant qui passe entre l’atmosphère et le conducteur. Les décharges partielles, que l’on peut entendre à l’oreille, peuvent provenir de ces effets et signalent une évolution avancée du défaut.
Les effets corona sont générés par des éléments sous tension possédants des angles aigus. On peut également retrouver ces effets dans de micro bulles d’air entre les conducteurs et leurs isolants et notamment sur les têtes de câble.
Dommages engendrés :
La recombinaison chimique des molécules d’air subissant l’effet corona donne naissance à des produits chimiques hautement agressifs pour le conducteur
Le résultat de l’ionisation est la formation de :
· O3 (l’ozone est utilisé pour des traitements de surface)
· Nox (dérivés nitrés)
· HNO2, HNO3 (salpêtre, poudre blanche composée d’acide nitrique)
· NH4NO3 (dérivé d’ammoniac)
· Agression UV.
Ces produits dégradent lentement les matériaux et si rien n’est fait, ils peuvent entraîner leur destruction.
Les micro-amorçages
Lorsqu’une couche de poussière conductrice se dépose sur un élément isolant, des micro-arcs électriques peuvent commencer à cheminer le long de sa surface.
Souvent ces phénomènes, mal assimilés par les fabricants et les installateurs, ne sont pas identifiés comme la source des défauts.
La détection de défauts électriques par ultrasons
Principe :
Il serait possible de localiser les effets corona à l’aide d’une caméra détectant les ultraviolets mais ce type de caméra est extrêmement cher et les cellules haute tension sont souvent fermées (leur ouverture nécessite une mise hors tension des installations ce qui rend le défaut invisible). De plus les défauts internes aux isolateurs ne pourraient pas être détectés.
Le cheminement des effets corona, les décharges partielles, produisent des ultrasons au point d’émission. On peut repérer rapidement ces décharges électriques en balayant la zone avec le détecteur ultrasonique. L'expérience de notre technicien d'intervention est primordiale, il analysera en direct le signal entendu.
L’inspection par ultrasons nécessite que les appareils soient sous tension mais ils ne doivent pas être nécessairement en charge comme dans le cas de la thermographie infrarouge.
Matériel utilisé :
Système d’inspection ultrasonique détectant les fréquences entre 20KHz et 100KHz ; celles-ci sont converties en fréquences audibles de 50Hz à 3KHz. Deux indicateurs sont utilisés : un microcasque isolé contre les bruits et un compteur de sortie. Un réglage en modulation de fréquence permet d’obtenir une réponse extrêmement étroite.
Installations testées :
Toutes les installations électriques Haute Tension sont concernées par les décharges partielles : cellules HT (sectionneurs, disjoncteurs), transformateurs, isolateurs, jeux de barres.
Intérêt du contrôle d’installations électriques par ultrasons :
Les décharges partielles ont causé de nombreuses casses d’équipements électriques :
Transformateurs
Jeux de barres
Isolateurs
Têtes de câble
Cellules HT (embrochage).
Un contrôle par ultrason permet de détecter les défauts avant la destruction des appareils et permet ainsi des économies considérables en évitant le remplacement des appareils détériorés et les pertes d’exploitations importantes engendrées par les pannes (les installations haute tension sont en amont du circuit électrique, leur mise hors service peut paralyser l’ensemble de l’usine).
Le contrôle par ultrasons complète l’examen thermographique, notamment au niveau des cellules haute tension qui sont rarement équipées de hublots infrarouges.