IDAX 300/350Analyseur de diagnostic d’isolement

DESCRIPTION

IDAX 300 est un instrument très compact utilisé avec un ordinateur externe. IDAX 350 possède un ordinateur intégré mais peut également être utilisé avec un ordinateur externe.

Le IDAX 300 assure une évaluation précise et fiable de l’état de l’isolement des transformateurs, des traversées, des générateurs et des câbles. L’IDAX 300 maximise les résultats des activités de maintenance, ce qui permet d’optimiser son régime et sa durée de vie utile.

IDAX 300 et 350 sont plus petits, plus légers et plus rapides que leurs prédécesseurs IDAX 200 et IDAX 206. Ils ont une précision supérieure qui permet de fournir des données fiables, grâce à l’analyse de la réponse en fréquence des diélectriques (DFR), connue sous le nom de spectroscopie de domaine en fréquence (FDS). Le logiciel de pointe rend les tests plus faciles et plus rapides, ce qui permet d’évaluer la teneur en eau et l’état de l’huile d’un transformateur en environ 22 minutes (20°C).

IDAX mesure la capacité et la tangente entre les différents enroulements du transformateur de puissance, à de multiples fréquences.

L’analyse des résultats par modélisation permet d’évaluer le niveau d’humidité des isolants solides, la conductivité de l’huile/tan delta à une température de référence (25°C) et la tan delta à une température de référence (20°C). Le test peut être effectué à toute température car la dépendance de température et le facteur de pertes sont inclus dans la modélisation.

APPLICATION

Avec le vieillissement du parc de transformateurs de puissance, les prestataires de services éléctriques font face à un énorme défi. Les défaillances de transformateur, les réparations qui s’en suivent et les pertes d’exploitation coûtent plusieurs millions d’euros. Les transformateurs deviennent donc un élément essentiel du réseau électrique. La nécessité d’avoir une méthode fiable de surveillance et de diagnostic amène les experts dans le domaine à évaluer de nouvelles technologies pour améliorer la fiabilité et optimiser l’utilisation de chaque élément du réseau [1].

IDAX est un appareil de diagnostic d’isolement révolutionnaire basé sur la réponse de fréquence diélectrique (DFR), aussi connue sous le nom de spectroscopie de domaine de fréquence (SFD). Les laboratoires utilisent cette technique de diagnostic depuis des dizaines d’années, et l’IDA/IDAX est le premier instrument de mesure conçu pour une utilisation sur le terrain (1996). A la fois l’équipement et le principe de mesure ont été utilisés et vérifiés dans le monde entier au cours des 15 dernières années.

■■ Mesure et analyse automatique de la teneur en eau du transformateur, de la conductivité de l’huile et du facteur de perte/tan delta

■■ Correction individuelle de température (ITC) de la conductivité de l’huile et du facteur de perte/tan delta

■■ Mesures 40% plus rapides avec le nouveau IDAX 5.0 SW

■■ Fiable dans des environnements à fortes interférences

■■ Testeur multifonction pour des mesures de transformateur

IDAX 300/350Analyseur de diagnostic d’isolement

Figure 1: La corrélation eau dans l’huile et papier n’est pas fiable à basse température

Figure 2: Mesures d’isolation présentées en capacité et pertes

L’HUMIDITÉ DES TRANSFORMATEURS

L’une des applications les plus importantes de l’IDAX consiste à déterminer la teneur en eau de l’isolement du transformateur. La teneur en eau dans l’isolement accélère de manière importante le processus de vieillissement. Le système d’isolation des transformateurs de puissance est composé d’huile et de cellulose. Parmi les facteurs qui contribuent à la dégradation de l’isolation d’un transformateur, l’humidité joue un rôle important. La présence d’eau dans les parties solides de l’isolant, même en petites quantités :

� accélère son vieillissement

� diminue la température admissible du point chaud

� accroît le risque de formation de bulles

� réduit la rigidité diélectrique de l’huile

� réduit le niveau de démarrage de l’activité de décharge partielle

L’IDAX permet une évaluation fiable de la teneur en eau dans un seul test. Le test s’effectue à toute température et dure environ 22min à une température d’isolement entre 20-30°C.Des décisions quant à la nécessité d’effectuer des activités de maintenance et/ou de remplacement devraient s’appuyer sur la connaissance de l’état de l’isolement et du régime attendu du transformateur. Le fait d’ajouter quelques années d’exploitation à la fin de vie utile attendue d’un transformateur, d’un générateur ou d’un câble, grâce à l’optimisation de l’état de fonctionnement basée sur des données de diagnostic fiables, signifie des économies substantielles pour le propriétaire de l’équipement.

La technologie FDS peut aussi être utilisée pour évaluer l’état et le vieillissement de l’isolement dans les traversées, les TC, TT et les disjoncteurs. Un grand nombre de projets de recherche menés dans des instituts et des universités à travers le monde ajoutent une plus grande expérience et valeur aux utilisateurs de l’IDAX.

Rapport eau/huile et eau/papierL’évaluation de la teneur en eau dans le transformateur, basée sur des tests d’échantillonnage de l’huile, n’est pas fiable car pendant que l’eau migre de l’huile vers l’isolant solide et l’huile, la température varie. L’échantillon d’huile doit être pris à une température relativement élevée et lorsque le transformateur est équilibré. Malheureusement, cet état arrive rarement dans les transformateurs, ce qui produit des évaluations non fiables. L’expérience montre que cette méthode tend à sous-estimer la quantité d’eau dans l’isolation.

La figure 1 montre qu’une différence significative potentiellement critique de 0,5% à 3% d’humidité dans le papier correspond à une différence mineure de 4 parties par million (ppm) dans un échantillon d’huile à 20°C [2].

IDAX 300/350Analyseur de diagnostic d’isolement

LE TEST

Le facteur de perte diélectrique varie en fonction de la fréquence et de la température. L’injection de signaux de test à des fréquences discrètes comprises entre 1kHz et 1mHz, permet, en relevant les résultats pour chaque points, d’obtenir une courbe de la réponse de fréquence. [figure 2].

Cette réponse en fréquence représente les propriétés du matériau isolant et servira à effectuer une analyse plus poussée ci-dessous. La température de l’isolation (huile ou enroulements) est enregistrée et sera utilisée dans le modèle d’analyse.

Le modèle

L’isolement entre les enroulements du transformateur comprend une partie solide et une partie liquide. La partie solide comprend des barrières et des entretoises afin de créer un flux d’huile à des fins de refroidissement [figure 3]. La formule du modèle modifie tous les paramètres d’isolement afin de simuler chaque configuration géométrique possible. Le modèle applique aussi l’équation d’Arrhénius pour compenser la dépendance en température du matériau isolant [3].

Un point n’est pas suffisant Le test classique de la tangente delta fournit une valeur à la fréquence secteur 50/60Hz. C’est la que la méthode de l’IDAX fait la différence. La figure 6 montre qu’un seul facteur de perte ne permet pas d’avoir une information concluante quant à un défaut potentiel. Au mieux, il peut indiquer l’existence d’un problème. Dans cet exemple, deux transformateurs ont la même valeur de facteur de perte à 60Hz. Cependant, l’un d’entre eux est humide (3,6%) et devrait être asséché, tandis que l’autre devrait être remplacé ou remis à neuf. La méthode de l’IDAX fournit une information précise et concluante dans un seul test.

Figure 6 : En bleu - sec avec une mauvaise huile. En rouge - mouillé avec une bonne huile

Figure 3: Conception typique de l’isolement d’une colonne d’un transformateur

Le logiciel de l’IDAX créée de nouveaux modèles de courbe et les compare à la courbe mesurée jusqu’à l’obtention de la meilleure concordance possible. Le résultat final est présenté en pourcentage de la teneur en eau dans le papier et affiche une correction individuelle pour la tan delta fréquence industrielle et de la conductivité de l’huile à une température de référence [figure 4].

Figure 4: Evaluation de l'isolement, humidité, tan delta et conductivité de l'huile

Que contrôlent les courbes? En règle générale, la teneur en eau est visible aux très hautes et très basses fréquences. La conductivité de l’huile est dominante aux moyennes fréquences, et la température décale la courbe vers la droite et vers la gauche respectivement [figure 5].

Figure 5 : Conductivité de l’huile et influence de la teneur en eau

Procédure de test La préparation et la procédure de test sont similaires au test standard de la tangente et du facteur de perte, ce qui signifie que le transformateur doit être mis hors réseau ou déconnecté de préférence. Le logiciel de l’IDAX est compatible avec les systèmes Windows (XP, VISTA 7 et 8) et utilise une interface USB standard. Le logiciel guide l’utilisateur à travers un programme de test spécifiant toutes les connexions (voir Figure 7). Le marquage de couleur des pinces facilite la connexion grâce au schéma de raccordement intégré. Le test peut démarrer dès que les câbles de test sont connectés et contrairement aux méthodes CC il n’est pas nécessaire de décharger l’objet du test.

Figure 7 : Exemple de connexion d’un transformateur à trois enroulements

Tous les IDAX sont munis de 3 bornes d’entrée (rouge, bleu et terre) capables de mesurer un grand nombre de modes de test en une séquence automatique sans avoir à changer les connexions du transformateur. Les extensions de versions IDAX 300S et IDAX 350 ont une voie additionnelle pour mesurer le courant, ce qui permet d’effectuer simultanément deux mesures indépendantes; minimisant ainsi la durée du test.

IDAX 300/350Analyseur de diagnostic d’isolement

TESTEUR MULTIFONCTIONS

En plus d’évaluer la teneur en eau des transformateurs à huile, IDAX est un testeur multifonction pour tester les transformateurs, les traversées et d’autres composants électriques. Avec IDACX vous pouvez réaliser des :

� Mesures de tan delta/facteur de perte à fréquence industrielle

� Mesures de capacité

� Tests du rebord chaud

� Tests de la déviation de tan delta/tension de pas

� Tests d’isolement CC (Résistance d’isolement, Indice de Polarisation, rapport d’absorption diélectrique)

� Mesures de courant de magnétisation

La tension d’essai maximale pour IDAX est de 200V (CC/crête CA). Avec l’amplificateur VAX020 en option, la tension d’essai atteint 2kV (CC/crête CA).

Figure 8 : Mesure d'isolement CC

CALIBRATION

Un kit de calibration simplifie l’étalonnage du système IDAX. Il réduit également le temps d’arrêt de l’appareil et le coût du transport, puisque le boîtier de calibration est la seule pièce qui doit être envoyée. Son nouveau design permet d'être utilisé par toutes les structures de calibration certifiées pour éviter les délais et coûts liés au transport.

CONCLUSION

IDAX est un analyseur de diagnostic d’isolement reconnu. A la fois l’instrument et la méthode, qui inclut la modélisation d’algorithmes pour évaluer l’humidité, ont été testés et verifiés par de nombreux clients au fil des années. La cinquième génération de ce modèle est plus rapide, simple d’utilisation et plus complète que jamais. Avec une large gamme de fréquences depuis un CC à 10kHz, une capacité à fonctionner avec des interférences de postes, une méthode de mesure rapide et une gamme de tensions d’essai de 200V à 30kV (avec les amplificateurs HT en option), IDAX répond aux besoins des clients les plus exigeants qui recherchent une solution complète de diagnostic d’isolement.

IDAX 300/350Analyseur de diagnostic d’isolement

Interférence max CA: 1mA, 1:10 SNR (IDAX),

10mA, 1:10SNR (VAX020)

Interférence max CC: 2 µA (IDAX), 20 µA (VAX020)

Modes d’essai*: UST: Test de prélèvement hors terre UST-R: Mesure rouge, bleu en terre

UST-B: Mesure bleu, rouge en terre

UST-RB: Mesure rouge et bleu

GST: Test de prélèvement en terre

GST-GNT: Bleu et rouge en terre

GSTg-R: Garde rouge, bleu en terre

GSTg-B: Garde bleu, rouge en terre

GSTg-RB: Garde bleu et rouge

*IDAX300 peut mesurer de multiplesmodes de test dans une séquenceautomatique. IDAX300S/350 peutmesurer deux modes de testsimultanément

Calibration Le kit de calibration permet l’étalonnage sur le terrain

Mesure de décharge partielle

Gamme ±20mA

Résolution 0,1pA

Imprécision 0,5%1pA

Résistance d’entrée (mode CC) ≤10k Ω

SORTIES

GénérateurGamme de courant et tension,

10 V: 0 - 10 V crête 0 - 50 mA crête

Gamme de courant et tension, 200V: 0 - 200V crête 0 - 50mA crête

Gamme de fréquences: 0,1 mHz - 10kHz

EXTERNE

Amplificateurs VAX 2 - 30kV

Configuration minimale du PC

Système d’exploitation: Windows 2000, XP, Vista, 7 et 8

Processeur: Pentium 600MHz

Mémoire: 512Mb RAM ou plus

Interface: USB 2.0 et LAN

IDAX 300/350Analyseur de diagnostic d’isolement

CARACTÉRISTIQUES

Environnementales

Champ d’application Postes moyenne et haute tension, environnements industriels

Température ambiante

Température d’exploitation: IDAX 300: -20°C à +55°C IDAX 350: -10°C à +55°C

Température de stockage: -40°C à 70°C

Humidité: <95% HR, sans condensation

Marquage CE

CEM 2004/108/CE

DBT 2006/95/CE

GÉNÉRALITES

Tension d’alimentation: 100 - 240V ±10%, 50/60Hz

Consommation: 250 VA (max)

Dimensions:

IDAX 300 335 x 300 x 99mm

avec boîtier: 520 x 430 x 220mm

IDAX 350 520 x 430 x 220mm

Poids

IDAX 300: 4,9 kg, 9,9kg avec boîtier

IDAX 350 13,5kg

Poids des accessoires: 8,5kg (sac souple)

MESURES

Entrées: Voie 1, voie 2, mise à la terre

Gamme de capacité: 0pF - 100µF

Précision: 0,5% + 1pF

Gamme du facteur de perte :

0 - 10 (avec une précision capacité limitée, sinon plus élevée)

Précision: < 0,5% + 0,0001, 45-70 Hz, C >100pF (avec VAX020)

< 0,5% + 0,0002, 45-70Hz, C > 300pF

< 1% + 0,0003, 1mHz-100Hz, C>1nF

< 2% + 0,0005, 100Hz - 1kHz,C>1nF

REFÉRENCES

Produit (Qté) Ref.

IDAX 300 AG-19090

IDAX 300S AG-19092

IDAX 350 avec ordinateur intégré AG-19192

Accessoires inclus

Câble d’alimentation

Câble de mise à la terre 5m, GC-30060

Câble pour générateur 18m, GC-30312

Câble de mesure rouge 18m, GC-30322

Câble de mesure bleu 18m, GC-30322

Câble USB, Mallette de transport, Logiciel Windows

Accessoires en option

Kit de calibration pour IDAX 300 AG-90010

Boîte de démo IDB 300 AG-90020

2e voie en option pour IDAX 300 AG-90200

Câble pour générateur, 9m GC-30310

Câble de mesure, 9m, rouge GC-30320

Câble de mesure, 9m, bleu GC-30330

Kit d’accessoires :

4 Mini connecteurs de borne de traversée 1”

3 sangles pour rebord chaud

Mesureur de température et d’humidité

Connecteur de borne de traversée 75”

Sonde “J” de connexion aux bornes de traversée

3 Cordons de court-circuit non isolants 1m

3 cordons de court-circuit non isolants 2m AG-90100

RÉFÉRENCES

[1] S.M. Gubanski, J. Blennow, L. Karlsson,K. Feser,S. Tenbohlen, C. Neumann, H. Moscicka-Grzesiak,A. Filipowski, L. Tatarski“Reliable Diagnostic of HVTransformer Insulation for safety Assurance of PowerTransmission System” Cigré, Paris, août 2006.

[2] From P.J. Griffin, C.M. Bruce et J.D. Christie: “Comparisonof Water Equilibrium in Silicone et Mineral OilTransformers”, Minutes of the Fifty-Fifty AnnualConference of Doble clients, sec. 10-9.1, 1988.

[3] U. Gäfvert, L. Adeen, M. Tapper, P. Ghasemi, B.Jönsson, “Dielectric Spectroscopy in Time et FrequencyDomain Applied to Diagnostic of Power Transformers”,Proc. Of the 6th ICPADM, Xi’an, China, 2000.

IDAX 300/350Analyseur de diagnostic d’isolement

ACCESSOIRES INCLUS

La photo ci-dessus montre une partie des accessoires inclus: le câble pour générateur, le câble USB, le câble de terre et les câbles de mesure.

La mallette de transport rigide sur roues comporte des emplacements pour ranger les câbles et les accessoires.

BUREAU DES VENTESMegger SARL23 rue Eugène Henaff, ZA du Buisson de la Couldre, 78190 Trappes, FranceT. 01 30 16 08 90 E. infos@megger.com

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