I. Définition et objectifs fondamentaux
La détection en direct des équipements électriques fait référence à l'inspection sur site des paramètres d'état des équipements (tels que les décharges partielles, la température, la composition des gaz, etc.) à l'aide d'instruments portables pendant que l'équipement est en fonctionnement. Cela implique la mesure en temps réel-de ces paramètres ainsi que l'échantillonnage et l'analyse d'échantillons de pétrole ou de gaz. L’objectif principal de ce processus est :
1. Détection rapide des dangers potentiels : grâce à des tests à court-sensibilité élevée-, capturez les signaux anormaux pendant le fonctionnement de l'équipement (tels que décharge partielle, surchauffe, détérioration de l'isolation, etc.) et identifiez les défauts latents.
2. Prévention des accidents : évitez les pannes de courant ou les incidents de sécurité causés par des défauts d'équipement, garantissant ainsi la capacité d'alimentation continue du réseau électrique.
3. Optimisation des stratégies de maintenance : fournir une prise en charge des données pour la maintenance-basée sur les conditions, réduire les tests de mise hors tension inutiles-et améliorer l'efficacité de la maintenance.
4. Avantages économiques : par rapport aux systèmes de surveillance en ligne, la détection en direct présente les caractéristiques d'un faible investissement et d'une grande flexibilité, et convient à une promotion à grande échelle.
II. Méthodes de détection communes et principes techniques
1. Technologie de détection de décharge partielle
Méthode ultra haute fréquence (UHF) : détecte les signaux d'ondes électromagnétiques dans la bande de fréquence 300-3 000 MHz, avec une forte capacité anti-interférence, adaptée à l'emplacement de décharge interne dans les SIG, les transformateurs, etc.
Méthode ultrasonique : capture les signaux d'ondes acoustiques générés par une décharge partielle via des capteurs d'ondes de pression, adaptés au diagnostic des défauts internes dans les équipements tels que les transformateurs, les armoires de commande, etc.
Méthode de courant haute fréquence (HFCT) : détecte les signaux de courant dans la bande de fréquence 3-30 MHz, couramment utilisée pour la surveillance des décharges des joints de câbles, des parafoudres, etc.
Méthode de tension de terre transitoire (TEV) : détecte les tensions d'impulsion transitoires à la surface des armoires de commande pour localiser les décharges internes.
2. Imagerie thermique et détection optique
Imagerie thermique infrarouge : identifie les problèmes tels que le desserrage des joints, la surcharge, le vieillissement de l'isolation en raison d'une répartition anormale de la température sur les surfaces des équipements, adaptée aux lignes de transmission, aux armoires de commande, etc.
Imagerie ultraviolette : Détecte les longueurs d'onde ultraviolettes générées par la décharge, utilisées pour la détection des défauts de surface tels que les blessures des fils ou la contamination de l'isolant.
3. Analyse chimique et gazeuse
Analyse des gaz dissous dans l'huile (DGA) : détecte les composants gazeux tels que H₂, CH₄, C₂H₂ dans l'huile de transformateur par chromatographie, afin de déterminer le degré de décomposition ou de décharge thermique du matériau isolant.
Détection de gaz SF₆ : analyse l'humidité, la pureté et les produits de décomposition (tels que SO₂, H₂S) du gaz SF₆ dans les équipements SIG, diagnostiquant indirectement les décharges internes ou les défauts d'étanchéité.
4. Détection des vibrations et du son
Analyse des signaux de vibration : surveille les vibrations mécaniques des équipements tels que les transformateurs, les réacteurs via des capteurs d'accélération, identifiant les composants desserrés ou la déformation des enroulements.
Technologie d'empreinte acoustique : enregistre les signaux acoustiques pendant le fonctionnement des -changeurs de prises en charge des transformateurs pour évaluer les conditions mécaniques.
5. Autres technologies spécialisées
Spectroscopie diélectrique dans le domaine fréquentiel (FDS) : analyse les caractéristiques de fréquence de perte diélectrique de l'isolation en papier huilé pour évaluer l'humidité ou le degré de vieillissement.
Imagerie à rayons X- : pénètre pour détecter les défauts structurels internes (tels que l'usure des contacts) dans les SIG et autres équipements.
III. Scénarios d'application typiques et couverture des équipements
Type d'appareil
Technologie de détection applicable
Cible de détection
Transformateur
Analyse par chromatographie d'huile, thermographie infrarouge, méthode de courant haute-fréquence, détection de vibrations
Déformation de l'enroulement, mise à la terre multiple du noyau, décharge partielle, détérioration de l'isolation en papier d'huile-
Équipement SIG
Méthode ultra-haute fréquence, analyse du gaz SF₆, méthode ultrasonique, imagerie à rayons X-
Décharge interne, fuite de gaz, mauvais contact des contacts
Armoire électrique
Méthode de tension transitoire, méthode ultrasonique, thermographie infrarouge
Décharge interne, surchauffe des contacts, blocage mécanique
Câble de transmission de puissance
Méthode de courant haute-fréquence, test de décharge partielle d'onde d'oscillation, mesure de la température de la fibre optique
Défauts de joints, décharges locales, vieillissement de l'isolation
Fusibles
Thermographie infrarouge, détection des courants de fuite
Détérioration de la plaque de soupape, absorption d'humidité et défaillance de l'étanchéité
Isolant
Imagerie ultraviolette, thermographie infrarouge, méthode du champ électrique harmonique
Saleté de surface, fissures et défauts d’isolation interne
IV. Normes industrielles et cadres réglementaires Norme nationale
DL/T 2277-2021 : Spécifie les exigences techniques générales pour les instruments de détection sous tension, couvrant les conditions de travail, les méthodes de test, le marquage et l'emballage, etc.
GB/T 2900.50-2008 : définit les termes d'ingénierie électrique et fournit des normes de base pour les technologies de détection.
2. Normes d'entreprise du réseau
Série Q/GDW 11304 : spécifications techniques pour les instruments de détection sous tension formulées par State Grid, divisées en 21 parties pour détailler les exigences relatives aux équipements tels que les instruments de thermographie infrarouge et les instruments à décharge partielle à haute -fréquence.
Catalogue de nouvelles technologies de Southern Power Grid (2023) : promeut de nouvelles technologies de détection en direct telles que les tests numériques sans fil de parafoudres à oxyde de zinc et les tests d'impédance de contact SIG.
3. Directives de candidature et règles de mise en œuvre
DL/T 664-2008 (Diagnostic infrarouge), DL/T 345-2010 (Diagnostic ultraviolet) : fournissent des directives opérationnelles pour les méthodes de détection spécifiques.
Documents locaux tels que Lu Dengyun Jian [2015] Non. 45 : Formuler des cycles et des processus de détection en direct basés sur les caractéristiques régionales.
V. Cas typiques et analyse des effets
Lieu de déchargement des équipements SIG
Cas : Un signal anormal a été détecté lors de l'inspection par ultrasons du SIG d'un poste 500kV. Combiné à la méthode ultrasonique, il a été identifié comme un rejet en suspension à l'intérieur du conduit de bus. Après démontage, il a été confirmé que le couvercle de protection était desserré.
Effet : Évitement des ruptures d'isolation causées par le développement continu des décharges, réduisant ainsi les pertes économiques directes de plus de 10 millions de yuans.
2. Chromatographie anormale de l’huile de transformateur
Cas : L'analyse des gaz dissous dans l'huile a montré que la concentration de C₂H₂ dépassait la norme, indiquant une décharge d'arc interne. Un arrêt opportun pour maintenance a révélé que les contacteurs du changeur de prises étaient grillés.
Effet : Prévention des accidents d’explosion de transformateurs et garantie de la stabilité du réseau électrique régional.
3. Détection de décharge partielle des câbles du réseau de distribution
Cas : Le test de décharge partielle par ondes d'oscillation a détecté un défaut dans le joint intermédiaire d'un câble de 10 kV. La précision du positionnement a atteint 0,5 mètre. Après le remplacement, la quantité de décharge partielle a été réduite à la plage de sécurité.
Effet : réduction du temps de panne de l'utilisateur et amélioration des indicateurs de fiabilité de l'alimentation électrique.
VI. Défis techniques et tendances de développement
1. Défis actuels
Ambiguïté du seuil : certaines méthodes de détection (telles que TEV) ne disposent pas d'une norme de jugement unifiée et s'appuient sur l'expérience.
Suppression des interférences : la séparation des signaux dans des environnements électromagnétiques complexes est difficile (comme l'impact du bruit de fond des sous-stations sur la détection UHF).
Intégration des données : l'analyse de l'intégration et le diagnostic intelligent des données de détection multi-sources doivent encore être surmontés.
2. Orientations futures
Mise à niveau intelligente : combinez des algorithmes d'IA pour obtenir une classification automatique des défauts et une évaluation des risques.
Détection sans-contact : promouvez les nouvelles technologies telles que la spectroscopie de claquage induit par laser (LIBS) et l'imagerie térahertz.
Intégration de l'Internet des objets : créez une plate-forme cloud pour les données de détection, prenant en charge le diagnostic à distance et la maintenance prédictive.
