Caméra Corona dans l'industrie électrique

La détection par effet corona est utilisée comme outil de diagnostic pour surveiller les composants critiques d’un réseau électrique. L’utilisation d’une caméra à rayonnement ultraviolet très sensible, telle que la CoroCAM d’Amperis, permet d’enregistrer le rayonnement corona et ultraviolet pour évaluer l’état des équipements. Les pannes d’équipements haute tension comportent un risque très élevé. La maintenance préventive permet donc d’économiser des coûts importants. Des décharges partielles peuvent également se produire en raison de défauts structurels ou de problèmes d’isolation.

Lorsque des phénomènes de décharges partielles et de décharges par effet corona se produisent, de grandes quantités de rayonnement ultraviolet sont émises, ce qui indique l’état de l’isolation de l’équipement d’exploitation et la détection de défauts. La méthode optique est sans aucun doute la méthode de diagnostic de décharge la plus adaptée et celle qui offre la plus grande sensibilité et la meilleure résolution dans toutes les conditions.

En utilisant un récepteur de rayonnement ultraviolet très sensible, il est possible d’enregistrer les rayonnements corona et ultraviolets pour évaluer l’état de l’équipement en traitant et en analysant les données obtenues.

Fig. 1 : Ligne haute tension avec décharge partielle Fig. 2 : Décharge causée par une rupture d’isolant

Le principe de la détection des décharges corona à l’aide d’une caméra d’imagerie UV

Lorsqu’une décharge d’ionisation se produit dans un équipement haute tension, un effet corona, un embrasement ou un arc électrique peuvent se produire en raison de la différence d’intensité du champ électrique. Au cours de ce processus d’ionisation des électrons (décharge), de l’énergie est libérée, de la lumière, du son, de l’ozone, des ultraviolets, etc. sont émis. La technologie d’imagerie UV permet de détecter les signaux ultraviolets produits pendant le processus de décharge. Grâce à cette technologie, l’emplacement et l’intensité de la couronne peuvent être détectés après traitement des données, imagerie et superposition avec des images en lumière visible.

Parmi toutes les fréquences lumineuses émises, les ondes UV se sont avérées être le seul moyen efficace pour ce type de test. La gamme de longueurs d’onde des UV est généralement comprise entre 40 et 400 nm. La longueur d’onde des ultraviolets solaires atteignant la surface de la Terre est supérieure à 300 nm (en raison de la couche d’ozone de la Terre, qui absorbe une partie des ultraviolets de grande longueur d’onde).

Les ondes lumineuses ultraviolettes inférieures à 280 nm se trouvent dans la zone d’ombre solaire. S’il peut être détecté, alors il ne peut provenir que des radiations de la Terre.

Figure 3 : émission de lumière de la décharge corona. Il convient de noter que la majeure partie de la lumière émise se situe dans l’UV.

Le principe de nos caméras CoroCAM est d’utiliser la gamme solaire aveugle grâce à l’application de filtres spéciaux, de sorte que l’instrument peut travailler entre la longueur d’onde de 240 à 280 nm ultraviolets pendant la journée (bande UV aveugle solaire), de sorte que même pendant la journée l’effet de couronne peut être observé. Certaines des caméras d’imagerie ultraviolette ne peuvent être utilisées qu’à un certain moment du jour ou de la nuit en raison de l’interférence des rayons ultraviolets du soleil.

L’effet corona dans les équipements haute tension au stade de la décharge initiale n’est pas continu, mais fugace. Les caméras d’imagerie ultraviolette CoroCAM permettent d’observer la couronne selon deux modes : le suivi en temps réel et le mode intégré, qui affiche et conserve à l’écran la quantité de photons ultraviolets dans un certain temps et une certaine zone (la région peut être ajustée), et est mis à jour en temps réel.

En d’autres termes, la couronne est un effet lumineux déclenché par des champs électriques élevés localisés dépassant une certaine valeur critique qui ionise l’air et provoque une décharge (dans des conditions atmosphériques normales, cette valeur critique se situe entre 20 et 30 kV/cm).

Au cours du processus de DP, les molécules d’azote présentes dans l’air sont excitées et émettent un rayonnement ultraviolet, généralement dans la gamme de longueur d’onde 200-405 nm.

Les principaux facteurs affectant la détection des UV

Avec la caméra corona, le nombre de photons est observé et ce paramètre est utilisé comme indice d’intensité dans l’objet corona observé. De nombreux facteurs ont un effet direct et affectent le nombre de photons, tels que : la distance de détection, l’humidité de l’atmosphère, la température ambiante, la pression, l’altitude et le réglage du gain de l’instrument :

• Distance de détection : La distance de détection a un effet important sur les résultats, c’est-à-dire que plus la distance de détection est grande, plus le champ de vision est petit et plus la sensibilité est faible.
• Humidité et contamination : L’humidité joue un rôle important et il faut trouver des moyens de résoudre ce problème pour permettre l’analyse. Lorsque l’humidité augmente, la conductivité de la surface de l’isolant s’améliore, ce qui favorise la décharge. Plus l’humidité atmosphérique est importante, plus la lumière ultraviolette est absorbée, de sorte que la détection du rayonnement ultraviolet est réduite.

Fig. 4 : Une couverture en acier isolant altérée par les intempéries. Fig. 5 : Décharge causée par une connexion desserrée.

• Effets de la pression et de la température de l’air : Si la pression augmente ou la température diminue, l’intensité du champ électrique corona augmente, car la densité de l’air augmente, donc la distance moyenne entre les molécules d’air augmente et le libre parcours des électrons diminue et l’air est plus difficile à ioniser, ce qui augmente l’intensité du champ électrique corona.
• Effets de l’altitude : Lorsque l’altitude augmente, la pression diminue, donc la tension qui provoque l’effet corona initial diminue. En d’autres termes, plus l’altitude est élevée, plus l’effet corona est faible.
• L’influence du gain du détecteur : le gain de la caméra est régulé, de sorte que l’instrument peut être sensible à la couronne, tout en réduisant l’influence des interférences de fond.

Caractéristiques de l’inspection Corona

L’inspection UV est conçue pour détecter les phénomènes externes sur la surface de l’équipement.

Comme nous l’avons vu plus haut, l’humidité nuit à la mesure, mais les inspections peuvent être effectuées dans pratiquement toutes les conditions météorologiques (à l’exception de la pluie). Ces inspections permettent de détecter les problèmes potentiels à un stade précoce, avant qu’ils n’aient progressé au point de provoquer des dommages graves et de nécessiter le remplacement rapide du composant concerné. Étant liée à la tension plutôt qu’au courant, la décharge corona a un aspect périodique intermittent correspondant au schéma sinusoïdal de la ligne.

La corrosion et l’érosion dues à l’ozone et aux oxydes d’azote créés par la couronne sont des processus qui coexistent avec la décharge corona. Ainsi, la corrosion se produit sur l’isolateur en porcelaine (dans la figure ci-dessous, vous pouvez voir les 2 séparations formées).

L’effet Corona : un problème d’environnement et de sécurité

Comme nous l’avons mentionné, le DP, en tant que source de bruit audio (AN) ou d’interférence radio ou TV (RI ou TVI), doit être éliminé même s’il n’a pas d’effet immédiat sur la fiabilité de la ligne. La première chose à faire est de localiser exactement la source de DP en recherchant la couronne. Grâce à la gamme de caméras à effet corona CoroCAM d’Amperis, les sources de décharge sont parfaitement localisées et identifiées en quelques minutes.

Agent de dégradation à effet corona

Avec les CoroCAM d’Amperis, l’activité corona peut être détectée dans les isolateurs en polymère. Ces isolants non céramiques sont sensibles à la dégradation par effet corona, car l’acide nitrique formé par l’oxyde d’azote et les vapeurs d’eau générés endommagent l’enveloppe polymère. En outre, une fissure ou une perforation de l’enveloppe en polymère permettra à l’humidité de pénétrer dans la tige en fibre de verre. La combinaison de l’humidité et des matières acides dégrade la tige en fibre de verre, ce qui entraîne une fracture régulière.

Les isolateurs en porcelaine souffrent également des effets de la DP. Dans ces cas, la chambre à effet corona indique des arcs courts ou internes, un ciment fissuré ou érodé, un joint rouillé, etc.

La couronne comme indicateur

Comme expliqué ci-dessus, l’effet corona est un indicateur de conception et d’installation défectueuses, ainsi que de matériaux de mauvaise qualité. L’apparition de la couronne indique les processus de dégradation en cours et nous sert d’avertissement. L’une des applications de l’inspection corona se situe au stade de la mise en service de toute nouvelle installation électrique. Le CorCAM est un outil qui permet à l’opérateur du réseau électrique de vérifier que l’installation a été réalisée correctement. L’utilisation de caméras corona pendant la mise en service permet de réduire les efforts de maintenance.

Conclusion

Une caméra corona qui génère des images UV joue un rôle important dans la détection des défauts dans les constructions électriques à haute et moyenne tension. Ainsi, nous détectons et identifions l’emplacement réel de la décharge grâce à la haute résolution des CoroCAMs.

Les caméras de détection de l’effet corona d’Amperis utilisent l’imagerie ultraviolette, qui est une technologie relativement nouvelle, mais elle est facile à utiliser, efficace, intuitive et la surveillance en direct facilite la détection et la maintenance. Ces caméras apportent une réponse immédiate aux problèmes de processus qui passeraient inaperçus et ne seraient pas surveillés. L’inspection par UV des lignes aériennes de distribution et des sous-stations nous fournit des informations sur l’état de la ligne (détection précoce des défauts) et sur la qualité de la conception et de l’exécution pendant la phase d’installation.

Il existe de nombreuses autres applications dans le secteur de l’énergie qui peuvent être exploitées grâce à cette technologie. La détection des décharges corona est l’une d’entre elles.