Mesure de la résistance des disjoncteurs haute tension à double mise à la terre

MI 3252 MicroOhm 100A

Les interrupteurs et autres types de disjoncteurs ont beaucoup évolué depuis les simples interrupteurs à couteau en cuivre qui étaient utilisés lors des premières expériences avec l'électricité et qui exposaient souvent l'opérateur à un risque important d'électrocution. Aujourd'hui, ils sont bien mieux conçus et fabriqués avec des matériaux de meilleure qualité, sans parler des normes et de la législation qui protègent à la fois les utilisateurs et les fabricants. Cependant, ils ont tous une certaine durée de vie (dans des conditions spécifiques et prescrites), certains nécessitent un entretien particulier et peuvent même être soumis à des tests périodiques de performance/sécurité.

Les disjoncteurs à haute tension utilisés dans les postes d'aiguillage sont un exemple de ces derniers. Nous ne pouvons pas vraiment affirmer qu'ils sont l'élément le plus critique, car pratiquement tous les composants des postes de sectionnement sont d'une importance capitale et même des performances moins qu'optimales de l'un d'entre eux peuvent avoir des conséquences catastrophiques. Les disjoncteurs constituent néanmoins un maillon important de toute la chaîne de transmission de l'énergie vers la distribution (et dans d'autres types de postes, pas seulement ceux de distribution) et doivent être régulièrement entretenus et testés. Le type d'évaluation le plus élémentaire est la mesure de la résistance, qui peut aider à identifier les disjoncteurs qui ont une mauvaise conductivité et qui surchauffent. Cependant, les mesures de sécurité utilisées pendant la mesure peuvent influencer sa précision, ce qui nécessite un protocole de mesure spécial.

La sécurité avant tout

Les essais et les mesures dans des environnements à haute tension comportent leur lot de défis et de dangers, le principal étant le risque d'électrocution et d'incendie (éclair d'arc électrique). Des protocoles de sécurité complets et un équipement de sécurité approprié sont indispensables, y compris (le cas échéant) une double mise à la terre qui isole presque complètement le composant (déjà déconnecté) de toute source d'énergie.

Cette double mise à la terre peut également dégrader la précision de certaines mesures (par exemple, la résistance) et doit être compensée. Heureusement, malgré l'idée assez répandue selon laquelle un équipement spécialisé est nécessaire dans de tels cas, cette opération est en fait assez simple et peut être réalisée avec un testeur de continuité ordinaire et une pince ampèremétrique dotée d'une mâchoire de taille appropriée (les câbles de mise à la terre sont généralement de grand diamètre). Une MI 3252 MicroOhm 100A et une MD 9231 Industrial TRMS AC/DC Current Clamp Meter - combinaison utilisée par un groupe d'ingénieurs de maintenance chargés de tester un groupe de disjoncteurs haute tension nouvellement installés et non encore mis en service dans une grande sous-station de transmission (400 kV/110 kV).

Le MI 3252 MicroOhm 100A est particulièrement adapté à ce type d'installations, où l'étendue et l'intensité des interférences électromagnétiques sont importantes et peuvent influencer radicalement la précision de la mesure. Il peut supporter des champs électriques supérieurs à 12 kV/m sans aucune dégradation des performances, comme l'a constaté notre groupe d'ingénieurs qui a également apprécié la portabilité du testeur, qui ne pèse que 11,8 kg.

précision 4 fils

Six disjoncteurs haute tension de 400 kV ont été testés. Chaque disjoncteur a été mis à la terre pour renforcer la sécurité de deux ingénieurs qui ont été hissés au sommet de l'interrupteur pour mesurer la résistance avec le MI 3252 MicroOhm 100A en utilisant la méthode Kelvin à 4 fils, qui est une méthode supérieure pour la mesure précise de très faibles résistances, en particulier dans des conditions de terrain.

La méthode Kelvin à 4 fils, surtout si elle est associée à un courant de test élevé (le MI 3252 MicroOhm 100A peut délivrer 100 A), est par nature une méthode très précise car elle élimine toute erreur causée par la résistance inhérente des cordons de test. Cependant, le MI 3252 MicroOhm 100A est également doté d'algorithmes propriétaires de filtrage du bruit qui permettent une précision extrême avec seulement 100 A (certains prétendent à tort qu'un courant plusieurs fois supérieur est nécessaire pour obtenir une précision similaire) - il peut mesurer des résistances aussi faibles que 1 nΩ avec une précision de 0,25 %.

Mais revenons à nos ingénieurs chargés de tester les disjoncteurs. Ils ont connecté le testeur à l'interrupteur, deux fils d'essai (avec des pinces) de chaque côté du disjoncteur et ont mesuré la résistance. Parallèlement, ils ont utilisé une pince de courant, en l'occurrence la MD 9231 Industrial TRMS AC/DC Current Clamp Meter, pour mesurer le courant à travers l'un des fils de mise à la terre.

L'humble mais essentielle pince ampèremétrique

Les deux connexions de mise à la terre, une de chaque côté du disjoncteur, forment un circuit et il est inévitable qu'une fraction du courant que le MI 3252 MicroOhm 100A injecte dans l'interrupteur passe par le fil et la terre. Toutefois, si la résistance du disjoncteur (contacts) est bien inférieure à celle des câbles de mise à la terre, comme cela devrait être le cas, seule une petite quantité de courant (mesurée à l'aide de la pince ampèremétrique) les traversera.

Toute erreur de mesure (de la résistance) sera donc faible et peut être considérée comme négligeable, si les tolérances souhaitées le permettent. Un courant plus élevé dans le câble de mise à la terre, en revanche, indique une résistance inacceptable du disjoncteur et peut être simplement calculé en soustrayant le courant du câble de mise à la terre du courant injecté.

Calculs à la volée

Dans le cas des disjoncteurs susmentionnés, le courant traversant les câbles de mise à la terre était effectivement faible et a été mesuré à l'aide des pinces pour être de l'ordre de 0,5 A pour tous les disjoncteurs. L'erreur relative de la mesure de la résistance (à travers l'interrupteur) était donc d'environ 0,5 %, ce qui est acceptable selon les normes des ingénieurs qui ont dégagé tous les disjoncteurs testés. Les résultats ont été soigneusement conservés pour référence future - c'est-à-dire pour les essais périodiques qui peuvent révéler la dégradation des matériaux (par l'augmentation de la résistance) et la nécessité d'un entretien préventif.