Les décharges partielles sont invisibles : ni étincelles, ni bruits, ni odeurs. Elles ne causent que des dommages électriques infimes (picocoulombs) qui érodent l’isolation pendant des années. Lorsqu’une décharge partielle provoque une défaillance, l’isolation s’est déjà détériorée pendant des mois, des années, voire des décennies. Or, un équipement et un protocole de test des décharges partielles permettraient de détecter ce problème.
Ce guide vous fournit les outils essentiels : une solide compréhension de ce qu’est une décharge partielle (DP) ; une vue d’ensemble des principes de mesure selon la norme CEI 60270 ; comment choisir entre les approches en ligne et hors ligne ; comment sélectionner l’équipement de mesure ; et, surtout, comment éviter de confondre les perturbations électromagnétiques avec un défaut. Il s’agit du guide pratique de l’ingénieur, que ce soit pour un premier test de réception en usine ou pour le déploiement d’une surveillance des DP sur l’ensemble d’un parc d’infrastructures.
Caractéristiques techniques rapides — Décharge partielle Aperçu des tests
| Unité de mesure | Picocoulombs (pC) — charge apparente |
| Norme de référence | CEI 60270:2025 (Éd. 4.0, publiée en juin 2025 ; remplace CEI 60270:2000/AMD1:2015) |
| Bande passante de fréquence | 30 kHz – 1 MHz (large bande selon la norme CEI 60270) |
| Types d'actifs couverts | Transformateurs, câbles HT/MT, appareillage de commutation (GIS et AIS), générateurs, moteurs |
| Méthodes de détection | Conventionnel (IEC 60270 basé sur la charge) + Non conventionnel (HFCT, TEV, UHF, acoustique) |
| Normes de réussite/échec | CEI 60076-3 (transformateurs de puissance) · CEI 60840 (câbles haute tension) · CEI 62271-1 (appareillage de commutation) |
Qu’est-ce qu’une décharge partielle et pourquoi détruit-elle l’isolation ?
La norme 60270 définit une décharge partielle comme « une décharge électrique qui ne rompt que partiellement l'isolation entre les conducteurs ». Le mot clé ici est « partiellement ». Au lieu d'une connexion solide, une décharge partielle provoque une érosion microscopique de l'isolation électrique ; de brèves décharges électriques, de très courte durée, dont l'une détruit la couche micro-isolante.
Trois mécanismes sont à l'origine de la formation de décharges partielles dans les équipements haute tension :
- Évacuations des videsLes inclusions gazeuses piégées dans l'isolant solide s'ionisent sous l'effet d'un champ électrique local concentré. Chaque décharge érode la paroi de la cavité, agrandissant progressivement le vide et réduisant la tension d'amorçage au fil du temps.
- Les décharges corona se produisent sur les arêtes métalliques vives et au niveau des conducteurs saillants dans les gaz, et notamment dans l'air. Dans ces endroits, l'intensité du champ électrique local atteint un niveau bien supérieur à la rigidité diélectrique des gaz environnants, provoquant de manière répétée une décharge de claquage exactement au même endroit.
- Suivi de surface: Le long des surfaces d'isolation contaminées où l'humidité, les dépôts de carbone ou les matières conductrices créent des chemins de faible résistance capables de supporter des arcs partiels.
Elle est exprimée en picocoulombs (pC) et représente la valeur de la charge apparente – la charge qu'il faudrait fournir aux bornes de l'objet testé pour provoquer, mesurée aux bornes de l'impédance de test, la même impulsion qu'une décharge réelle. La durée de l'impulsion (par exemple, un court-circuit dans le cas d'un isolant liquide, < 1 s) ne permettant pas l'utilisation d'une méthode de mesure de courant classique à la fréquence du réseau, la puissance n'est pas déduite de la mesure. On utilise alors une technique alternative, conformément à la norme CEI 60270, qui définit une détection à large bande dans la gamme de 30 kHz à 1 MHz.
Alors pourquoi est-ce important pour un ingénieur ?
La norme NFPA 70B identifie la dégradation et la défaillance de l'isolation comme la principale cause de panne des équipements électriques. Selon le Livre d'or de l'IEEE (norme IEEE 493), les équipements subissant les pertes les plus importantes dues à des défaillances liées à l'isolation sont les câbles, les appareillages de commutation et les transformateurs.
Un programme de tests de performance différentielle (PD) ne permet pas nécessairement d'identifier une défaillance imminente. Il sert plutôt à constituer une base de données de diagnostic. Si un actif affiche une valeur de 50 pC en janvier puis de 600 pC en juillet, la décision relative au risque est fondamentalement différente de celle concernant un actif ayant maintenu une valeur de 800 pC pendant trois ans.
C’est la tendance, et non le niveau, qui permet de définir les approches prédictives par rapport aux approches réactives en matière de maintenance.
CEI 60270 — La seule norme dont tout ingénieur a besoin avant d'effectuer un test de décharge partielle
La norme CEI 60270 est la norme internationale relative à la mesure des décharges partielles. Publiée initialement en 1970, elle a été révisée en 2015 et est devenue la norme CEI 60270:2000 + AMD1. En 2025, la dernière révision, la norme CEI 60270:2025[4] (édition 4.0.0), intitulée « Techniques d'essai haute tension – Mesure des décharges partielles par la méthode de la charge », a été publiée le 5 juin 2025 et annule/remplace toutes les éditions précédentes.
Ce que spécifie réellement la norme IEC 60270 (quatre points essentiels à connaître)
- Mesurande : Charge apparente q en pC. La charge apparente ne correspond pas à la charge réelle au point de décharge, mais à la charge qui provoque une réponse équivalente du détecteur à ses bornes.
- Bande passante : 30 kHz – 1 MHz pour les mesures à large bande. En 2015, la norme AMD1 a porté la limite de bande passante maximale de 500 kHz à 1 MHz ; la norme IEC 60270:2025 étend encore davantage le champ d’application aux tensions alternatives jusqu’à 500 Hz.
- Étalon d'étalonnage : Un étalon injectant une charge connue q doit être connecté aux bornes de l'instrument haute tension du DUT (et non à l'entrée du détecteur) pour corriger l'atténuation connue dans le circuit de mesure.
- Formats de circuits de mesure : quatre formats de circuits de mesure IEC 60270 différents sont spécifiés : Zm série, Zm shunt, pont et prise traversante ; ceux-ci incluent toutes les combinaisons d’objet testé et de source haute tension.
Note technique : Ce que la norme CEI 60270 ne définit pas
La norme IEC 60270 décrit comment mesurer les décharges partielles, mais ne précise pas les seuils d'acceptation ; les critères d'acceptation/de rejet sont spécifiés par la norme de produit pour chaque type d'équipement :
- Transformateurs de puissance: IEC 60076-3 / IEEE C57.12.91
- câbles haute tension (>30 kV): IEC 60840 / IEC 62067
- Commutation: CEI 62271-1
- Machines tournantes: CEI 60034-27
Votre rapport de test ne peut pas être qualifié de « conforme à la norme IEC 60270 » ou de « non conforme » en termes de niveau de PD – la mesure est uniquement régie par la norme, et non par les limites d'acceptation !
Procédure d'étalonnage préalable (IEC 60270)
- Connectez le calibrateur entre la borne haute tension du dispositif testé et la masse.
- Injecter une charge connue q (généralement 100 pC ou 1 000 pC selon l'amplitude de PD anticipée)
- Lisez le facteur d'échelle appliqué k à partir du détecteur : charge apparente q = k Vdétecteur
- Consignez la valeur de k dans le rapport de test – il s'agit de votre valeur de référence d'étalonnage.
- Répétez l'étalonnage immédiatement après le test pour confirmer que k est resté stable.
- Si la valeur de k après le test diffère de celle avant le test de plus de 10 % : examiner le circuit de test avant de poursuivre.
Conseil de pro — La norme IEC 60270:2025 vient d'être publiée
La norme IEC 60270:2025 (éd. 4.0) a été publiée en juin 2025 – la première nouvelle édition en 25 ans. Avant votre prochain projet de test d'acceptation, vérifiez si le cahier des charges de votre client utilise l'édition combinée de 2015 ou la révision de 2025. Les paramètres de circuit varient selon les éditions. Aucun des principaux manuels concurrents n'est encore à jour !
Pour connaître les équipements de test de décharges partielles conformes à la norme CEI 60270, consultez la documentation suivante : Équipement de test de décharge partielle DEMIKS — conçu pour la mesure conventionnelle à large bande, de la moyenne tension à la très haute tension.
Tests de dépistage de la maladie de Parkinson en ligne ou hors ligne : comment choisir selon votre situation
Le choix entre l'acquisition d'un système de diagnostic à distance des décharges partielles et celle d'un instrument autonome demeure la décision la plus importante dans un programme de dialyse péritonéale. Les deux options sont valables, mais répondent à des besoins différents.
Les moniteurs de décharges partielles en ligne permettent d'analyser les équipements sous tension et en service. Aucune coupure de courant n'est nécessaire ; les capteurs, tels que les pinces HFCT et les détecteurs TEV, sont connectés sans interruption de service. Les tests en ligne constituent l'outil idéal pour l'analyse des tendances, permettant de déterminer quels équipements développent des décharges partielles et d'en suivre l'évolution.
Les essais hors ligne nécessitent la mise hors tension de l'équipement et l'introduction d'une source de haute tension externe. Ceci permet de contrôler la tension et de déterminer la tension d'amorçage des décharges partielles (PDIV), soit la tension minimale à partir de laquelle les décharges partielles deviennent manifestes, et la tension d'extinction des décharges partielles (PDEV), soit la tension à partir de laquelle aucune décharge partielle ne se produit. La PDIV et la PDEV ne peuvent être mesurées lors des essais en ligne.
| Critère | Tests de développement professionnel en ligne | Tests de développement professionnel hors ligne |
|---|---|---|
| Statut de l'actif | En service (sous tension) | Déconnecté |
| Temps d'arrêt requis | Aucun | Oui — interruption planifiée |
| Contrôle de tension | Non (tension de fonctionnement uniquement) | Oui (variable) |
| PDIV / PDEV mesurable | ✗ Non | ✓ Oui |
| Test d'acceptation | Ne convient pas | Exigé selon les normes CEI |
| Cas d'utilisation principal | Suivi des tendances, enquêtes sur les flottes | Réception, mise en service, enquête sur les défaillances |
Cadre décisionnel : Quelle méthode convient à votre situation ?
- Service Whenassetin et besoin de données tendances en ligne
- Si l'actif est neuf, n et post-réparation ou si vous avez besoin d'une signature IEC hors ligne (obligatoire)
- If Une caractérisation PDIV/PDEV est nécessaire → Hors ligne
- Disponibilité prolongée en ligne ? L’enquête confirme : oui. Vérifiez la disponibilité d’une fenêtre de coupure hors ligne pour une caractérisation complète de la disponibilité prolongée.
Qu'est-ce qu'un test PD hors ligne ?
Un essai de décharges partielles hors ligne consiste à mesurer les décharges partielles d'un équipement hors tension à l'aide d'une source de haute tension externe. L'équipement testé est isolé du réseau, puis la tension est augmentée progressivement et de manière contrôlée au moyen d'une rampe normalisée conforme à la norme CEI 60270. Les courants de décharge partielle (PDIV et PDEV) sont mesurés en différents points de la rampe. La norme CEI 60076-3 spécifie que les transformateurs de puissance doivent être testés de cette manière pour obtenir leur homologation. De plus, grâce à l'isolation physique de l'équipement par rapport au réseau, les conditions de bruit sont nettement meilleures qu'en ligne.
Sous-station urbaine de 132 kV – Scénario de décision hybride (hors ligne/en ligne)
Une technicienne de maintenance d'un poste de transformation urbain de 132 kV dispose d'une fenêtre de coupure de quatre heures pour chacun des trois travées de transformateurs. Effectuer des tests complets hors ligne, équivalents à la réception selon la norme CEI 60270, sur les trois transformateurs prendrait plus de deux jours, entraînant une interruption de service importante. Elle opte donc pour une solution hybride : une mesure complète des décharges partielles (DP) hors ligne l'après-midi, précédée de deux heures de tests en ligne pour les deux travées de transformateurs (n° 1 et n° 2) présentant un historique de DP stable et normal.
Elle sélectionne également deux heures de surveillance en ligne pour le poste n° 3, celui-ci ayant enregistré une augmentation significative de son activité de décharges partielles trois mois auparavant. Le programme de test complet de quatre heures, incluant des déplacements sur site pour des vérifications hors ligne, lui permet de confirmer que la tension du transformateur 80 kV n° 3 est bien tombée à sa tension d'amorçage de décharge partielle (PDIV) de 68 kV. Une résine de réparation est appliquée pendant la période d'indisponibilité prévue, ce qui représente une économie estimée à 200 000 $ sur le remplacement de l'unité.
Équipement de test des décharges partielles : ce dont vous avez réellement besoin et comment l’installer
Construire un système fonctionnant correctement test de décharge partielle Le test de ce circuit est plus complexe qu'il n'y paraît. Soit vous le surtestez, soit le problème passe inaperçu à cause d'un montage de test mal conçu ; dans les deux cas, la signature du rapport de test entraînera une perte de revenus. Quel matériel de test de décharges partielles est nécessaire ?
Pour les tests de décharge partielle non conventionnels, vous pouvez vous procurer le matériel auprès de différents fournisseurs.
Circuit de mesure conventionnel IEC 60270
Un circuit conventionnel complet nécessite six composants :
- Source HV- alimentation en puissance fréquence (50/60 Hz) ou VLF (0.1 Hz)
- L'impédance de blocage Z permet d'éviter la transmission de la haute tension dans la branche de mesure, généralement par une inductance de filtrage haute tension.
- Objet de test ca – objet de test DUT (enroulement de transformateur, câble, appareillage de commutation)
- Condensateur de couplage Ck – ce composant est connecté aux bornes de l'objet testé et sert de chemin de faible impédance pour permettre à l'impulsion de décharge partielle d'atteindre la branche de mesure. Dans le cas des appareils moyenne tension (6 à 36 kV), on utilise généralement des condensateurs de couplage de 100 à 1 000 pF à 1.5 fois la tension d'essai, conformément à la norme CEI 60270.
- Mesure de l'impédance Zm – placée dans la connexion de terre de Ck ; convertit l'impulsion de charge PD en une tension mesurable pour le détecteur.
- Détecteur PD M – amplificateur et affichage à large bande avec une bande passante de 30 kHz à 1 MHz selon la norme IEC 60270.
Calibrateur (obligatoire) : Injecteur de charge qui injecte une charge connue dans le circuit avant et après chaque test. Sans étalonnage, les valeurs de pC sont inexploitables ; elles ne peuvent être comparées entre différents instruments ou configurations de test.
Capteurs non conventionnels — choix selon le type d'actif
Les capteurs non conventionnels fonctionnent au potentiel de la terre (sans danger pour les équipements sous tension) et utilisent un couplage capacitif, inductif ou électromagnétique plutôt qu'un couplage galvanique au circuit haute tension. Ils constituent les principaux outils pour les relevés de décharges partielles en ligne.
| Type de capteur | Principe de détection | Application primaire |
|---|---|---|
| Capteur HFCT | Couplage inductif — pinces autour du conducteur de terre | Systèmes de câbles, jonctions de câbles, conducteurs de terre de transformateur |
| Capteur TEV | Couplage capacitif des impulsions de tension transitoires de la terre | Appareillage de commutation (GIS, RMU, tableaux de distribution), armoires moyenne tension |
| Capteur UHF | Rayonnement électromagnétique (300 MHz – 3 GHz) | SIG, transformateurs de grande puissance, extrémités de câbles étanches |
| acoustique aérienne | Émission ultrasonore de 40 kHz provenant du site de décharge | Transformateurs à bain d'huile, cuves de réacteurs, barres omnibus aériennes |
Explorez les Détecteur de décharges partielles DEMIKS portée pour les relevés TEV/HFCT portables, ou la Système de test automatique des décharges partielles DEMIKS pour les mesures conventionnelles IEC 60270 de qualité laboratoire.
Procédure étape par étape : Comment réaliser un test de décharge partielle (PD) — Procédure en usine et sur le terrain
Le contrôle des décharges partielles est l'une des rares méthodes d'essai haute tension où les erreurs de configuration entraînent directement des résultats erronés, et non une simple incertitude de mesure. La procédure suivante est conforme à la norme CEI 60270 et intègre les points de défaillance les plus fréquents observés sur le terrain.
✅ La liste de contrôle en 5 étapes du test DEMIKS pour la maladie de Parkinson
Applicable aux essais hors ligne IEC 60270 – réception en usine des transformateurs, mise en service des câbles, essais de type des appareillages de commutation.
☐ Étape 1 — Vérification préalable de sécurité
- Vérifiez que l'objet testé est hors tension, isolé et mis à la terre (toutes les bornes).
- Vérifiez que tout le personnel est éloigné de la zone haute tension et que les barrières de sécurité sont en place.
- Vérifier la température et l'humidité ambiantes – les consigner dans le rapport de test (cela affecte les performances diélectriques et le niveau de bruit).
- Inspectez le circuit de test pour détecter tout dommage visible, toute contamination ou tout démontage antérieur.
☐ Étape 2 — Test du circuit
- Connectez le condensateur de couplage Ck en parallèle avec l'objet testé.
- Installez une impédance de blocage Z entre la source HV et le dispositif testé.
- Placez l'impédance de mesure Zm dans la connexion de terre de Ck.
- Vérifiez que toutes les connexions sont bien serrées mécaniquement – les connexions desserrées sont la principale source de lectures erronées de décharges partielles qui imitent une décharge réelle.
- Éloignez les câbles de mesure des conducteurs haute tension (séparation minimale de 300 mm) afin de réduire la captation de bruit.
☐ Étape 3 — Étalonnage avant test
- Connectez le calibrateur aux bornes HV du dispositif testé – et non à l'entrée du détecteur.
- Injecter une charge connue q (généralement 100 pC pour les mesures sensibles ; 1 000 pC pour les tests de haut niveau).
- Relevez le facteur d'échelle k affiché par le détecteur – il s'agit de votre référence calibrée.
- L'étalonnage est indispensable : sans lui, les mesures de pC ne peuvent être comparées entre les instruments ou les configurations de test.
☐ Étape 4 — Application de la tension et enregistrement des décharges partielles
- Commencez à 25 % de la tension d'essai avant d'augmenter la source haute tension.
- Amener la tension à la tension d'essai maximale en 15 secondes conformément à la spécification IEC 60270.
- Maintenir la tension d'essai pendant la durée spécifiée dans la norme produit applicable.
- Enregistrez les données du motif PRPD et les valeurs de pC maximales à chaque niveau de tension.
- Réduisez la tension progressivement en 5 secondes après la période de test – ne la faites pas chuter brutalement.
☐ Étape 5 — Vérification et rapport d'étalonnage post-test
- Répétez l'injection d'étalonnage immédiatement après le test
- Si le facteur d'échelle k post-test diffère du k pré-test de plus de 10 % : signaler les résultats, examiner le circuit avant de déposer le rapport.
- Documents du rapport : tension d’essai, charge du calibrateur, conditions ambiantes, captures d’écran du diagramme PRPD, pC de crête (par phase), facteur d’échelle avant et après. Zegbrk_0026.
💡 Conseil de pro — La vitesse de montée en tension est importante
La norme IEC 60270 ne prévoit pas plus de 15 secondes pour la montée en tension de 0 à la tension d'essai. Une montée en tension trop rapide provoque des décharges partielles parasites dues aux chocs de tension ; une montée en tension trop lente entraîne un fluage thermique du papier huilé, augmentant ainsi le bruit de fond. Il est donc essentiel d'effectuer une montée en tension progressive et contrôlée et de consigner cette vitesse dans le rapport.
Avertissement – Le positionnement du calibrateur est l’erreur de configuration la plus fréquente.
Connectez le calibrateur aux bornes haute tension du dispositif sous test (DUT), et non à l'entrée du détecteur ni à l'impédance de mesure. Lors d'un étalonnage côté détecteur, les signaux du calibrateur sont injectés en parallèle sur le trajet du signal, court-circuitant ainsi l'atténuation due au condensateur de couplage et aux impédances du circuit. Le facteur d'échelle est alors élevé et les valeurs de pC mesurées sous-estiment systématiquement le transfert de charge réel. Ceci peut passer inaperçu lors d'un contrôle visuel, mais les comparaisons avec des équipements et des étalons de référence révéleront que les valeurs mesurées sont significativement surestimées.
Pour les transformateurs — Test de décharge partielle (DP) : tension appliquée vs tension induite
Pour les essais de réception des transformateurs de puissance, la norme IEC 60076-3 reconnaît deux configurations d'essai distinctes, chacune ciblant une zone d'isolation différente :
- Essai de tension appliquée : cet essai consiste à connecter en parallèle toutes les bornes des enroulements haute et basse tension, puis à appliquer une source de haute tension externe pendant une durée déterminée. Cette méthode d’essai vise à identifier les défauts d’isolation entre l’enroulement principal et la terre. La tension typique appliquée est de 1.0 à 1.75 fois la tension nominale, pendant une durée définie.
- Test de surtension induite avec mesure des décharges partiellesUne tension alternative est appliquée à l'enroulement basse tension à une fréquence élevée (100–400 Hz) afin de limiter la saturation du noyau. Les décharges partielles sont mesurées à une tension augmentée (généralement 1.5–1.8 fois la tension nominale Um/√3 pendant 5 minutes). Critères d'acceptation des PD selon la norme IEC 60076-3 : généralement ≤300 pC pour les transformateurs 220 kV+ et ≤500 pC pour les classes de tension inférieures au niveau de tension amélioré.
Pour les câbles — Test de mise en service des décharges partielles basé sur les VLF
Essais des câbles haute tension. Pour les nouveaux câbles haute tension, définis comme ayant une tension nominale supérieure à 30 kV, les procédures d'essai de la norme CEI 60840 sont appliquées. Une source de tension d'essai à très basse fréquence (TBF) (0.1 Hz) est généralement appliquée pendant une période prolongée (60 minutes à 1.7 U), ou pour les essais de mise en service après pose (60 à 180 minutes à 1.4 U). Les câbles et accessoires neufs et correctement installés (jonctions, terminaisons) ne présentent aucune décharge partielle (DP) au-dessus de la tension d'essai. Des valeurs significatives indiquent un défaut d'isolation ; sa localisation doit être effectuée avant la mise sous tension. La technologie TBF réduit la consommation d'énergie de la source haute tension, permettant ainsi son application sur le terrain.
Comment choisir son équipement ? Consultez notre guide. choisir le meilleur équipement de test de décharge partielle, et notre aperçu de Procédures de test PD de libération en usine.
Scénario sur le terrain – 820 pC, dérive constatée de l'étalonnage QA en usine
Lors des tests de réception en usine chez un fabricant de transformateurs de puissance 110 kV, une inspectrice qualité détecte 820 pC lors du test de décharges partielles (DP) induites par surtension, valeur largement supérieure à la spécification client de ≤ 500 pC. Avant d'émettre un avis de non-conformité, elle exécute l'étape 5 de la liste de contrôle DEMIKS : l'étalonnage post-test. Le facteur d'échelle post-test présente un écart de 18 % par rapport à la valeur de référence pré-test. L'enquête révèle un desserrage de la connexion du câble à l'entrée de mesure d'impédance ; la connexion s'est desserrée lors de l'application de la tension. Après resserrage et réétalonnage, le niveau de DP affiché est de 310 pC, conforme aux spécifications. La cause première : une connexion desserrée a augmenté l'impédance à l'entrée de mesure, gonflant artificiellement la valeur de charge apparente d'environ 2 fois. Sans le contrôle d'étalonnage post-test, un transformateur présentant une valeur de 310 pC aurait été déclaré non conforme. La liste de contrôle DEMIKS en 5 étapes inclut l'étape 5 précisément pour détecter ce type de défaillance.
Interprétation des résultats des tests PD — Valeurs pC, modèles PRPD et réussite/échec
La valeur pC de votre détecteur n'indique pas un résultat positif ou négatif, mais un signal d'alerte. Elle signale la nécessité d'effectuer un diagnostic. Cet instrument de diagnostic est le diagramme PRPD (décharge partielle résolue en phase), qui représente l'amplitude de charge et la fréquence d'occurrence en fonction de la phase de la tension appliquée.
Deux actifs présentant des valeurs pC identiques peuvent présenter des diagnostics totalement différents en raison de leurs profils différents.
« Les figures PRPD superposent l'amplitude et la fréquence de répétition à l'angle de phase de la tension appliquée, fournissant ainsi des données sur le type et l'étendue des dommages. »
– Charles Nybeck, docteur en philosophie, ingénieur d'applications de sous-stations, Megger
Guide d'identification des motifs PRPD
| Modèle PRPD | Position de phase | Source de décharge | Gravité |
|---|---|---|---|
| Amas symétriques | 0–90° et 180–270° (deux demi-cycles) | Vide / cavité dans un isolant solide | Haut — défaut structurel |
| Pics proches de 90° ou 270° avec effet de polarité | Au voisinage du pic de tension (dominante sur une demi-période) | Décharge corona provenant d'une électrode pointue ou d'une pointe | Moyen — examiner l'état des électrodes |
| Dispersion asymétrique et étendue | Irrégulier — présent dans plusieurs fenêtres de phase | rejets de contamination ou de traces de surface | Variable — dépend du débit et de la tendance du débit |
| Dispersion aléatoire, sans corrélation de phase | Répartition uniforme de 0 à 360° | Bruit électrique / interférences électromagnétiques externes | Pas de PD — identifier la source du bruit |
Avertissement – Des valeurs de pC élevées ne signifient pas que votre équipement est défaillant.
Il est fréquent d'observer des valeurs comprises entre 200 et 2 000 pC en raison de perturbations électromagnétiques ou de circuits insuffisamment blindés. En l'absence d'un diagramme PRPD corrélant les décharges en phase, il s'agit presque certainement d'interférences électromagnétiques externes et non d'une décharge partielle interne. Les diagrammes PRPD sont des outils de diagnostic ; les valeurs en pC indiquent qu'il convient d'interpréter le diagramme.
Critères de réussite/échec — quelle norme s'applique à votre actif
Note technique : CEI 60076-3 Critères d’acceptation des transformateurs de puissance
Lors d'un test de décharge partielle induite par surtension réalisé conformément à la norme IEC 60076-3, le niveau de décharge partielle est mesuré à une tension améliorée (généralement 1.5-1.8 Um/3) pendant une durée de cinq minutes.
Les critères d'acceptation habituels sont les suivants :
- Transformateurs de 300 kV : PD < 500 pC (à Um/3) (au minimum et à titre d’exemple, consulter les spécifications contractuelles)
- Transformateurs de 220 kV et plus : PD < 300 pC (à Um/3, une exigence plus élevée pour la classe THT)
- Câbles haute tension (CEI 60840) : aucune décharge partielle ne sera détectée à la tension d’essai ; les câbles neufs sont censés ne présenter aucune décharge partielle.
Remarque : Les seuils exacts sont définis en fonction de la classe du transformateur.
Reportez-vous au document IEC 60076-3 applicable et vérifiez toutes les exigences supplémentaires du contrat qui pourraient être plus strictes que le minimum requis pour la classe du transformateur.
Comment détecte-t-on une décharge partielle ?
La détection des décharges partielles (DP) repose toujours sur la mesure des impulsions électromagnétiques produites. Lors d'un test standard IEC 60270, le condensateur de couplage et l'impédance de mesure créent un circuit de détection qui capte les impulsions de charge dans la gamme de fréquences de 30 kHz à 1 MHz. Lors de tests non normalisés, des capteurs tels que des pinces HFCT, des sondes TEV et des antennes UHF sont utilisés pour mesurer l'énergie magnétique, capacitive et électromagnétique émise par chaque décharge/renforcement au potentiel de terre. Le principal indicateur de diagnostic est le diagramme PRPD, qui met en corrélation l'amplitude et la fréquence de répétition des décharges, en fonction de l'angle de phase de la tension appliquée. La discrimination du bruit (qui permet de distinguer les DP réelles de l'activité électrique) est effectuée en intégrant les impulsions du détecteur dans le diagramme PRPD plutôt qu'en enregistrant la valeur brute de pC. Pour des conseils sur la manière d'éviter les principaux pièges d'interprétation, consultez notre guide. erreurs courantes lors des tests de dépistage de la maladie de Parkinson sur site.
Scénario de terrain : Lecture TEV de 680 pC à Johannesburg — Interférence électromagnétique identifiée par le motif PRPD
À Johannesburg, en Afrique du Sud, un technicien de protection effectue sa première mesure de décharges partielles (DP) sur site à l'aide d'un capteur TEV sur un poste de distribution en boucle de 33 kV, trois semaines après avoir suivi une formation à la norme CEI 60270. Le détecteur affiche 680 pC. Alarmé, il contacte son responsable et recommande une mise hors service immédiate. Avant la coupure planifiée – qui affecterait 2 000 clients pendant environ six heures – un technicien senior examine les données PRPD. Le profil ne présente aucune corrélation de phase : les impulsions sont dispersées uniformément sur 360°, avec une distribution d'amplitude irrégulière et sans regroupement dans les fenêtres 0–90° ou 180–270°, caractéristiques des décharges par vide. Le diagnostic révèle des interférences électromagnétiques externes provenant d'un variateur de fréquence installé trois semaines auparavant dans un centre de commande de moteur moyenne tension adjacent. Après l'installation d'un filtre DP entre la source et le circuit de test et le déplacement du capteur TEV à 30 cm du panneau du variateur, la valeur réelle de DP est de 42 pC, largement inférieure aux limites acceptables. Aucune coupure de réseau n'est nécessaire. La leçon à retenir : le modèle PRPD prime systématiquement sur le nombre de pC.
Élaboration d'un programme de surveillance des défaillances planaires permettant de prévenir les pannes
Un test de décharge partielle (DP) unique répond à une question : quel est l’état de l’isolation à ce moment précis ? Un programme de surveillance des DP répond à une autre question importante : l’état de l’isolation s’améliore-t-il, reste-t-il le même ou se détériore-t-il, et à quel rythme ?
Les relevés de terrain montrent systématiquement que seulement 5 à 10 % des équipements d'une sous-station ou d'un site industriel présentent une activité de décharge partielle significative. Que faire des 90 à 95 % restants ? Investir dans une surveillance continue de chaque équipement n'est pas rentable. Un programme par étapes – des relevés périodiques effectués à l'aide d'appareils portables pour isoler les équipements défectueux et les faire surveiller ou inspecter de manière ciblée – garantit un retour sur investissement maximal pour un coût de surveillance minimal.
📋 5 éléments d'un programme de suivi efficace de la maladie de Parkinson
- Définition des valeurs de référence : Le premier test sert à mettre en place le dispositif, et non à décider de son lancement ou non. Sans définition des valeurs de référence, toute analyse de tendance relève de la conjecture. Consignez chaque résultat du premier test comme point de référence initial, quel que soit le niveau de pC.
- Définir les intervalles de test : Équipements présentant des valeurs de PD stables et faibles pendant plus d’un an : mise hors tension annuelle ou bisannuelle et relevé manuel. Équipements présentant une PD stable et faible et une charge importante : mise hors tension semestrielle ou trimestrielle et relevé manuel. Équipements présentant des valeurs de PD élevées ou des tendances à la hausse : surveillance continue ou relevés cycliques sur 30 jours.
- Configurez les alarmes pour surveiller les écarts par rapport à la valeur actuelle (par exemple, l'écart au-dessus de la valeur de référence plus la valeur actuelle). Vous pouvez configurer le système sur 3 niveaux, par exemple en déclenchant une alerte lorsque la valeur pC augmente de 2, 5 et 10 par rapport à la valeur actuelle, et en vérifiant la conformité avec les spécifications du produit au seuil 3.
- Ne vous contentez pas des données les plus récentes : analysez l’évolution du pC dans le temps, par actif. Il s’agit du taux de variation par rapport au niveau. Un niveau élevé n’est pas alarmant en soi ; c’est la tendance qui compte. Une augmentation constante de 400 pC est plus préoccupante qu’un niveau de 800 pC maintenu pendant des années.
- Définir les paramètres d'escalade : quel niveau de PD ou quel taux de tendance mettra un actif « hors ligne » pour effectuer des tests approfondis ? À quel niveau retirons-nous l'actif du service ?
Définissez ces conditions à l'avance – avant d'être en situation de crise !
Conseil de pro – Réalisez une étude avant de choisir la surveillance continue :
Moins de 5 à 10 % de vos équipements moyenne et haute tension présentent des décharges partielles notables lors d'une inspection donnée. Effectuez un premier balayage mobile HFCT/TEV de l'ensemble de votre parc pour identifier les unités présentant des décharges partielles élevées, puis installez des capteurs fixes de surveillance continue uniquement sur ces unités. Généralement, cette méthode permet une réduction de 80 à 90 % de l'investissement global par rapport à un déploiement de capteurs sur l'ensemble du parc.
Examinez les utilisations des architectures de surveillance continue et périodique dans notre Guide comparatif des systèmes de test de la maladie de Parkinson. Pendant ce temps, Système de surveillance automatique DEMIKS pour les décharges partielles est une solution de surveillance continue intégrée viable.
L'avenir des tests de décharges partielles : détection par IA, capteurs intelligents et norme IEC 60270:2025
3 tendances technologiques sont sur le point de révolutionner les essais de décharge partielle. Les ingénieurs qui anticipent l'avenir peuvent prendre de meilleures décisions d'achat et ne sont pas bloqués avec des équipements conçus pour une approche obsolète qui sera dépassée dans cinq ans.
1. Classification des modèles PRPD basée sur l'IA et l'apprentissage automatique
L'interprétation des profils de décharges partielles (DP) nécessitait traditionnellement des spécialistes qualifiés, principalement des ingénieurs électriciens justifiant d'au moins quelques années d'expérience, capables d'en identifier la nature (décharges de vide, effet corona, décharges de surface, bruit). Des études récentes (MDPI, 2026) ont démontré qu'un classificateur basé sur un réseau neuronal convolutif (RNC) permet une classification des bases de données standard de profils de DP avec une précision comparable à celle des ingénieurs experts. La connaissance des décharges partielles ouvre ainsi la voie à la maintenance prédictive lorsque ce type de système sera disponible sur le marché pour les utilisateurs moins experts du secteur de l'énergie.
2. Capteurs intelligents UHF permanents
Des capteurs UHF fonctionnant dans la bande 300 MHz – 3 GHz sont installés de manière permanente et non intrusive dans les systèmes d'isolation géothermique (GIS), les transformateurs haute tension et les extrémités de câbles. Associés à la fibre optique et au diagnostic dans le cloud, ces capteurs fournissent des informations en temps réel et en continu sur l'état de l'isolation, sans nécessiter d'interruptions de service planifiées pour effectuer des inspections. Cette tendance est principalement due au vieillissement des réseaux électriques et à l'utilisation accrue des infrastructures, induite par l'intégration des énergies renouvelables.
3. CEI 60270:2025 — Quels changements pour votre prochain projet ?
La norme IEC 60270:2025 (édition 4.0), publiée en juin 2025, est la première nouvelle édition en 25 ans de cette norme essentielle relative à la mesure des décharges partielles. Une modification majeure concerne la quasi-totalité des ingénieurs travaillant avec l'énergie industrielle : le champ d'application est désormais étendu aux tensions alternatives jusqu'à 500 Hz, contre 400 Hz auparavant. Cette extension est donc importante pour les paramètres d'essai des convertisseurs, redresseurs, etc. Si vous devez effectuer un nouvel essai de réception et que les documents d'appel d'offres datent de fin 2024 ou d'avant, assurez-vous de bien vérifier la norme applicable.
Il pourrait très bien s'agir de la deuxième édition obsolète à laquelle faisait référence le cahier des charges du client.
📊 Marché de la surveillance de la maladie de Parkinson — Statistiques clés
- Le marché mondial des systèmes de surveillance de la décharge électrique est estimé à environ 1.24 milliard de dollars américains en 2025 et devrait atteindre environ 2.87 milliards de dollars américains en 2032, avec un TCAC d'environ 11 % (Source : ReportPrime, 2025 – estimation d'étude de marché non auditée).
- Les segments de marché qui connaissent la croissance la plus rapide sont : la surveillance en ligne continue des infrastructures de réseau et des systèmes de câbles.
- Quelles sont les causes des problèmes d'infrastructure de transport d'électricité ? – Le vieillissement des systèmes ; l'ajout de sources d'énergie renouvelables ; la maintenance conditionnelle comme approche pour les systèmes à traiter annuellement.
Note sur la provenance des données : Les chiffres relatifs à la taille du marché proviennent d’estimations d’un cabinet d’études tiers et n’ont pas fait l’objet d’une vérification indépendante. À utiliser uniquement à titre indicatif.
💡 Conseil de pro — Préparez-vous dès maintenant à la norme IEC 60270:2025
La norme IEC 60270:2025 a été publiée en juin 2025. Si vous soumettez une offre ou spécifiez des essais de décharges partielles (DP) fin 2025 ou en 2026, assurez-vous que votre contrat précise laquelle des deux versions sera utilisée, car les deux éditions peuvent figurer simultanément dans les contrats en vigueur jusqu'à ce que votre organisme national de normalisation adopte officiellement la norme IEC 60270:2025.
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Foire aux questions — Tests de décharge partielle
Comment réaliser un test PD étape par étape ?
Voici les cinq étapes simples à suivre : (1) Vérifications de sécurité préalables : mettre hors tension l’appareil testé, le déconnecter de toutes les sources externes et le mettre à la terre. (2) Construction du circuit de test : réaliser le circuit IEC 60270 composé d’un condensateur de couplage, d’une impédance de blocage et d’une impédance de mesure. (3) Étalonnage préalable : connecter le calibreur aux bornes haute tension de l’appareil testé, mesurer et enregistrer le facteur d’échelle. (4) Mise sous tension (rampe de 15 secondes), maintien de la tension, enregistrement du diagramme PRPD, de la valeur de crête en pC et de la phase maximale (en mrad). (5) Vérification de l’étalonnage après test : s’assurer que le nouveau facteur d’échelle reste à ±10 % du facteur d’échelle avant test et enregistrer les résultats. L’étalonnage est indispensable : une mesure non associée à un étalonnage valide ne peut être interprétée selon les critères de réussite ou d’échec.
Quelle est la norme CEI pour les essais de décharges partielles ?
La norme de mesure de référence pour les décharges partielles a toujours été la norme internationale CEI 60270. La dernière version publiée, datée de juin 2025 (CEI 60270:2025, édition 4.0), définit le circuit de mesure électrique, les méthodes d'étalonnage, les mesures (apparemment exprimées par le facteur de qualité « Q ») en coulombs picofarads (pC) et la bande passante (30 kHz – 1 MHz). La norme CEI 60270 définit la méthode de mesure, mais pas les critères d'acceptation.
Pour la limite d'acceptation, nous devons utiliser des normes par type d'équipement, c'est-à-dire IEC 60076-3 pour les transformateurs de puissance, IEC 60840 pour les câbles et IEC 62271-1 pour les appareillages de commutation.
Qu'est-ce qu'un testeur (détecteur) de décharges partielles ?
1. Un détecteur de décharges partielles est un appareil utilisé pour indiquer et quantifier les impulsions de décharges partielles détectées dans le circuit de mesure. Un détecteur de décharges partielles conforme à la norme CEI 60270 comprend généralement un amplificateur à large bande (30 kHz - 1 MHz), un mesureur de charge crête et un afficheur PRPD (amplitude/angle de phase de la décharge).
Certains instruments de pointe enregistrent les données de décharge pour une analyse et un traitement ultérieurs. Pour l'inspection sur site d'équipements sous tension en extérieur, un instrument TEV et un instrument basé sur la transformée de Fourier à haute fréquence (HFCT) font office de détecteurs de décharges partielles (DP) individuels, sans nécessiter de connexion à un circuit de test standard IEC 60270.
Quel est le niveau de pC acceptable pour une décharge partielle ?
Les niveaux de pC acceptables sont définis par des normes spécifiques à l'équipement, et non par la norme CEI 60270. Pour les transformateurs de puissance conformes à la norme CEI 60076-3, les critères d'acceptation typiques sont ≤ 500 pC pour les transformateurs de tension inférieure à 220 kV et ≤ 300 pC pour les transformateurs THT de 220 kV et plus, mesurés lors de l'essai de surtension induite. Pour les nouveaux câbles HT conformes à la norme CEI 60840, le critère est l'absence de décharges partielles détectables à la tension d'essai. Pour la surveillance de l'état sur site, il n'existe pas de seuil de pC universel de réussite/échec ; le résultat doit être évalué par rapport à l'historique de l'équipement et à son évolution. Une seule valeur absolue de pC, sans analyse du profil des décharges partielles résiduelles et sans contexte de référence, est insuffisante pour une décision de maintenance.
Les tests PD remplacent-ils les tests d'étanchéité (résistance à la rupture) ?
Ces tests ne font-ils pas la même chose ?
Non. La finalité diagnostique, ou prédictive, des essais de décharges partielles est totalement différente et complémentaire à l'objectif des essais d'intégrité structurelle ou prédictive qu'offrent les essais d'isolement ou de potentiel appliqué. Conformément aux normes telles que la CEI 60076-3 (transformateurs de puissance), les essais de tenue diélectrique et de décharges partielles induites sont tous deux réalisés sur les transformateurs de puissance neufs.
Le premier test (l'essai de tension appliquée) vérifie la tenue de l'isolation. En cas de défaillance, on sait que l'appareil est défectueux et qu'il est nécessaire de procéder à des tests de diagnostic plus approfondis et spécifiques. Le second test, le test de décharge partielle (DP), est un test de diagnostic non destructif qui quantifie la qualité de l'isolation à la tension de fonctionnement ou à une tension légèrement supérieure. Le test DP permet d'identifier les signes de dégradation de l'isolation *avant* la rupture de l'isolation et la défaillance de l'équipement ; le test HIPOT, quant à lui, ne le fait pas.
Effectuer des tests de décharge partielle après l'échec des tests d'isolation électrique vous fournit des informations de diagnostic sur un composant défectueux qui peuvent ne pas refléter fidèlement les conditions d'une unité en fonctionnement.
Références
- CEI 60270:2025 (4.0e édition) — « Techniques d’essai à haute tension — Mesure des décharges partielles basée sur la charge. » Commission électrotechnique internationale, Genève, 2025. Disponible : Boutique en ligne CEI
- IEC 60076-3: 2013 — « Transformateurs de puissance — Partie 3 : Niveaux d’isolation, essais diélectriques et distances d’isolement externes dans l’air. » Commission électrotechnique internationale, Genève. Disponible : Boutique en ligne CEI
- IEC 60840: 2020 — « Câbles d’alimentation à isolation extrudée et leurs accessoires pour tensions nominales supérieures à 30 kV et jusqu’à 150 kV — Méthodes d’essai et exigences. » Commission électrotechnique internationale, Genève. Disponible : Boutique en ligne CEI
- NFPA 70B:2023 — « Pratiques recommandées pour l’entretien des équipements électriques ». Association nationale de protection contre l’incendie, Quincy, MA. Disponible : NFPA.org
- IEEE Std 493-2007 (IEEE Gold Book) – « Pratiques recommandées par l'IEEE pour la conception de systèmes d'alimentation électrique industriels et commerciaux fiables. » Institute of Electrical and Electronics Engineers, New York.
- Nybeck, C. (2021). « Questions et réponses : Tests de décharge partielle. » Testeur électrique Megger en ligne, octobre 2021. Disponible : Megger.com
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Les ingénieurs de DEMIKS peuvent fournir des systèmes de test de décharge partielle conformes à la norme IEC 60270 pour les programmes de tests de routine (par exemple, FAT, mise en service et surveillance en ligne des PD).
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À propos de l’auteur
Cet article a été rédigé et relu par l'équipe d'ingénierie de DEMIKS.
DEMIKS est un fabricant et fournisseur agréé d'équipements de test haute tension. Tous les tests décrits dans ce document sont conformes à la norme CEI 60270 en vigueur à ce jour (mai 2026). Veillez à utiliser l'édition applicable dans votre région lors des essais de réception.
