Les systèmes de test DEMIKS HVDC effectuent des essais de tenue en tension continue pour les transformateurs de convertisseurs, les valves de convertisseurs, les traversées CC, les gaines de câbles, les accessoires de câbles 66-150 kV, les parafoudres et les isolants non XLPE. Ils utilisent une topologie de redresseur multiplicateur de tension, offrent une précision de mesure de 1 % de la valeur mesurée + 2 digits et une ondulation de tension continue inférieure à 3 % selon la norme IEC 60060-1.0.
Pour les équipements des projets HVDC (transformateurs de conversion, valves de conversion, traversées CC, câbles HVDC), le test de tenue en tension HVDC est la méthode de réception naturelle, car ces équipements fonctionnent en courant continu. Les essais en courant alternatif ne permettraient pas de reproduire les contraintes diélectriques auxquelles l'isolation est soumise quotidiennement sur la ligne. Pour les parafoudres, les isolateurs en céramique et en polymère, les gaines de câbles et les accessoires de câbles 150 kV, les essais HVDC révèlent les points faibles locaux que la tenue en courant alternatif peut masquer, tout en imposant une très faible puissance apparente (kVA) à la source.
Les parcs éoliens offshore, les interconnexions transfrontalières et les liaisons interrégionales s'appuient sur le transport d'énergie en courant continu haute tension (CCHT) à faibles pertes sur des milliers de kilomètres et sur la stabilité du réseau face aux variations de la production d'énergie renouvelable. Les transformateurs de conversion, les valves et les traversées CC qui rendent cette interconnexion possible fonctionnent en régime permanent de courant continu ; leur conception diélectrique tient donc compte des contraintes du champ électrique continu. Leur homologation en usine est réalisée par des tests de tenue en tension continue, et non en courant alternatif. Un système de test atteignant 800 kV dans des configurations personnalisées correspond aux tensions nominales utilisées dans les systèmes CCHT actuels de 500 kV et 800 kV.
Le signal de sortie est une tension continue stable avec une ondulation inférieure à 3 % (conformément à la norme IEC 60060-1), un courant jusqu'à 5 mA pour les applications de câblage longue distance et une précision de mesure de 1.0 % de la valeur mesurée + 2 digits. Un diviseur de tension résistif de haute précision est placé côté haute tension ; un capteur de courant de microampères enregistre le courant de fuite et le stocke dans un fichier Excel ou CSV.
C’est pourquoi la technologie de test HVDC reste la référence pour les tests d’acceptation en usine (FAT) des projets HVDC et le diagnostic de choix pour l’isolation non extrudée.
Deux configurations de production dominent l'immense majorité des mises en service de projets HVDC, de l'acceptation des accessoires de câbles, des parafoudres et des charges de travail de recherche ; la troisième est une construction sur mesure pour les essais de transformateurs de convertisseurs 500 kV et la réception en usine (FAT) de la salle des vannes HVDC.
| Paramètre | Fonction Plug & Play | Intelligent | HVDC sur mesure |
|---|---|---|---|
| Plage de tension de sortie | 60–400 kV CC | 60–600 kV CC | jusqu'à 800 kV CC |
| Courant nominal continu | 0.5 / 1 / 5 mA | 5 / 10 mA | conformément aux spécifications du projet |
| Régulation de tension | gradué ou continu | continu | continu |
| Tension d'ondulation | < 3 % (IEC 60060-1) | <3% | <3% |
| Précision des mesures | ±(1.0 % de la lecture + 2 chiffres) | ±(1.0 % de la lecture + 2 chiffres) | conformément aux spécifications du projet |
| Résolution du courant de fuite | Niveau µA | Niveau µA | Niveau µA |
| Moniteur de mise à la terre IA | - | inclus | inclus |
| Contrôle à distance | facultatif | inclus | inclus |
| Exportation | Excel / CSV | Excel / CSV + accès à distance | Excel / CSV + accès à distance |
Le choix d'un système de test DEMIKS HVDC, d'un transformateur de test élévateur ou d'un multiplicateur de tension en cascade importé repose sur quatre critères essentiels : la puissance apparente (en kVA) à la source, la précision de mesure, la dégradation cumulée de l'isolation et les coûts d'investissement en fin de vie sur une décennie d'utilisation. Le tableau ci-dessous compare la conception DEMIKS à un transformateur de test CC standard et à un multiplicateur de tension modulaire en cascade haut de gamme dont la puissance de sortie est équivalente.
| Dimension | DEMIKS HVDC | Transformateur d'essai CC | Multiplicateur de tension en cascade |
|---|---|---|---|
| Topologie du circuit | redresseur multiplicateur de tension | Transformateur élévateur + redresseur | Doubleur modulaire en cascade |
| Plage de tension | 60–800 kV sur mesure | 60–300 kV typique | jusqu'à 1600–2000 kV |
| Précision des mesures | ±(1.0 % de la lecture + 2 chiffres) | ±3 – ±4 % typique | ±1 – ±2 % |
| Tension d'ondulation | < 3 % selon la norme IEC 60060-1 | 3 à 5 % typique | <3% |
| Besoin en kVA de source | faible (courant continu faible) | grande (magnétisation AC réactive) | moyenne |
| Résolution du courant de fuite | Capteur de niveau µA | niveau de mA typique | Niveau µA |
| Moniteur de mise à la terre IA | inclus (niveau intelligent) | - | - |
| Exportation | Excel / CSV natif | manuel ou propriétaire | propriété du fournisseur |
| Dommages cumulatifs aux matériaux non-XLPE | faible (inhérent au courant continu) | faible | faible |
| Coût du capital (relatif) | 1.0 × | 1.1–1.4 × | 2.5–4.0 × |
Premièrement, un redresseur multiplicateur de tension est intrinsèquement un appareil à faible courant et haute tension, nécessitant par conséquent une faible puissance apparente (kVA) à la source – exactement l'inverse de ce qu'exige un transformateur d'essai CC pour l'alimentation électrique du poste. Deuxièmement, les spécifications de précision qualifiées de « haute précision » sans indication de tolérance ne sont pas comparables ; la chaîne DEMIKS est calibrée à ±(1.0 % de la lecture + 2 digits) et le certificat est fourni avec l'appareil. Les formulations vagues des fournisseurs, telles que « tests précis » ou « faibles décharges partielles », sans indication de tolérance, constituent un critère d'élimination rapide lors de l'évaluation des propositions.
La même chaîne de mesure effectue un contrôle de la résistance d'isolement via le courant de fuite sous une tension continue constante — un diagnostic différent de celui de la tenue diélectrique. Pour un dispositif industriel standard (DUT), la procédure commence par une mesure de la résistance d'isolement à basse tension afin de garantir l'intégrité de base, puis la tension est augmentée progressivement jusqu'à la tension de tenue diélectrique nominale. Les deux mesures sont transmises avec le rapport de test afin que l'équipe qualité électronique du client puisse corréler la dégradation de l'isolement entre les lots de production.
Le système de test HVDC justifie sa rentabilité par quelques charges de travail distinctes. Aucune d'entre elles ne correspond à « l'acceptation de tous les câbles » — la norme IEC 62067 a fermé cette possibilité aux câbles XLPE de plus de 150 kV — mais chacune représente une tâche que l'équipement accomplit mieux que toute alternative en courant alternatif.
Les transformateurs de conversion, les valves de conversion et les traversées CC sont conçus pour un fonctionnement en courant continu ; leur conception diélectrique repose sur le champ CC en régime permanent, et non sur le champ CA d'une tenue à la fréquence industrielle. La brochure technique CIGRE 697 (Essais et mise en service des systèmes HVDC VSC) décrit en détail le programme d'essais par étapes : diélectrique d'usine, cyclage thermique, banc d'essai des valves et essais du système de transmission. Un système d'essai HVDC 800 kV personnalisé DEMIKS est configuré conformément à ce programme, avec une documentation traçable jusqu'aux spécifications des systèmes de mesure IEC 60060-1 et IEC 60060-2.
Pour les essais de gaine de câble, une tension continue est appliquée entre l'écran métallique et la terre, généralement à 10 kV ou 20 kV selon le type de gaine. La norme IEEE 400 décrit la procédure et les critères de réussite/échec ; la norme IEC 60229 couvre les exigences plus générales en matière d'isolation et d'intégrité de la gaine pour les câbles utilisés en environnements difficiles. Un banc d'essai HVDC de base de 60 kV permet de réaliser les essais de gaine sur l'ensemble du parc de câbles moyenne et haute tension.
La norme IEC 60840:2020 recommande des essais après installation à 1.73 Uo ou 2.0 Uo pour les systèmes de câbles de 30 kV à 150 kV. La norme de base utilise la tenue en courant alternatif, mais plusieurs spécifications nationales ajoutent une composante de tenue en courant continu pour l'intégrité de la gaine et la mise en service des jonctions. Avec un câble de connexion isolé de 100 kV et une unité HVDC de base, un essai typique de réception de jonction et de terminaison de 66 kV est réalisé à deux fois la tension nominale pendant 15 à 60 minutes, avec enregistrement du courant de fuite toutes les 5 minutes : montée en tension contrôlée de 1 à 2 kV/s, montée lente à proximité de la tension cible, décharge contrôlée à ≤ 2 kV/s à travers la résistance de décharge dédiée pendant au moins 5 minutes.
Les parafoudres à oxyde métallique sont caractérisés par leur tenue en courant continu et la mesure de leur tension de référence à 1 mA ; le courant de fuite à cette tension de référence sert au diagnostic. Les isolateurs en porcelaine et en polymère, les transformateurs de mesure capacitifs, les traversées papier-huile et l’isolation des machines tournantes supportent tous les essais en courant continu sans présenter l’effet d’arborescence d’eau que l’on observe avec le polyéthylène haute densité (XLPE).
Les enroulements statoriques des grands générateurs et les moteurs de traction haute tension constituent une charge de travail stable et silencieuse pour un système de test HVDC. Le test de tenue en courant continu de l'isolation de la paroi de masse des cellules à encoches permet d'identifier les modes de défaillance (infiltration d'humidité, érosion par décharges partielles, isolation affaiblie) qui influencent les statistiques d'indisponibilité et les indicateurs de fiabilité du parc de production d'électricité. Le capteur de fuite en microampères offre la résolution diagnostique idéale pour les enroulements où les pertes diélectriques en courant alternatif masqueraient un défaut localisé. Pour les laboratoires de recherche étudiant le vieillissement de l'isolation, cette même configuration permet de réaliser des tests de durée de vie contrôlés, où l'opérateur souhaite une contrainte en courant continu en régime permanent, sans la composante transitoire d'un test en courant alternatif.
Tous les systèmes de test DEMIKS HVDC incluent une base de référence de conformité publiée. La technique de test haute tension est conforme à la norme IEC 60060-1, les mesures sont référencées à la norme IEC 60060-2, les essais de décharge partielle sont basés sur la norme IEC 60270 et l'application du câble est référencée aux normes IEC 60840 et IEEE 400.
La norme CEI 62067 spécifie les câbles d'alimentation extrudés et leurs accessoires pour des tensions nominales supérieures à 150 kV (Um = 170 kV) et jusqu'à 500 kV (Um = 550 kV). Pour ces installations, la norme exige des essais de tenue en courant alternatif (CA), et non en courant continu (CC). Or, il ressort de l'expérience que la tension continue induit une distribution non uniforme du champ électrique au sein du matériau XLPE, créant des zones de charge d'espace dans les vides microscopiques du diélectrique, accélérant la formation d'arborescences d'eau dans l'isolant vieilli et que la contrainte équivalente sur la durée de vie du câble est celle du courant alternatif. La norme IEEE 400.2 appuie ce constat en recommandant l'utilisation de très basses fréquences (TBFS) plutôt que de hautes tensions continues (CC) pour le diagnostic du vieillissement des câbles extrudés.
Les systèmes de test DEMIKS HVDC sont conçus et commercialisés pour les applications où la tenue en courant continu est la méthode appropriée : équipements de projets HVDC, intégrité de la gaine des câbles, accessoires de câbles ≤ 150 kV selon les procédures de test étendues de la norme IEC 60840, parafoudres, isolations non extrudées et applications de recherche haute tension. Nous ne recommandons pas ce système pour la réception des câbles XLPE au-delà de 150 kV ; il s’agit d’une application nécessitant une tenue en courant alternatif. Pour les essais haute tension des câbles extrudés, le système de test résonant CA DEMIKS est la solution adaptée. Pour la vérification du niveau d’isolation (BIL) sous impulsion de foudre, impulsion de commutation et onde hachée, veuillez consulter le système de test de tension d’impulsion DEMIKS CJDY.
Les trois principes fondateurs des projets de systèmes d'essais HVDC, tels qu'ils figurent dans le manuel d'ingénierie DEMIKS, sont jugés précieux par les ingénieurs d'essais car ils protègent l'objet testé et assurent la sécurité de l'opérateur.
La tension de sortie du générateur doit être ≥ 1.2 × la tension d'essai requise. Pour l'acceptation des accessoires de câble 66 kV selon la norme CEI 60840 à 2 Uo, cela signifie un système HVDC d'une tension nominale ≥ 90 kV en continu ; la classe 100 kV représente le seuil pratique avec une marge d'erreur pour le diviseur.
Courant nominal 1.5 fois supérieur au courant de fuite estimé de l'objet testé. 5 mA minimum pour les câbles HVDC longue distance et les charges de forte capacité ; 0.5 à 1 mA pour les parafoudres et les isolateurs secs.
Configuration standard acceptable pour les tests de routine en environnement contrôlé ; Configuration intelligente lorsque la surveillance par IA mise à la terre, la télécommande, l’enregistrement des défauts ou les tests sans surveillance sont souhaités ; 800 kV personnalisés pour les tests d’acceptation en usine (FAT) des projets HVDC.
Chaque système de test HVDC est personnalisé en fonction de son objet de test, de son environnement d'exploitation et de sa réglementation. Les paramètres qui influent sur le prix final sont :
Des outils de calcul et de configuration en ligne conçus pour les ingénieurs d'essais haute tension afin de garantir des paramètres précis et une stricte conformité aux normes IEC/IEEE.
Un testeur de rigidité diélectrique en courant continu applique une tension continue stable pour tester l'isolation des équipements haute tension, puis mesure le courant de fuite afin d'évaluer l'intégrité diélectrique. Les termes « testeur de rigidité diélectrique » et « appareil de test de rigidité diélectrique » sont utilisés indifféremment ; dans le secteur de la haute tension, un appareil de test de rigidité diélectrique en courant continu désigne l'armoire intégrée qui contient le redresseur multiplicateur de tension, le diviseur de tension, le microampèremètre, ainsi que les composants de commande et de décharge. Le système DEMIKS HVDC est construit autour d'un redresseur multiplicateur de tension de type Cockcroft-Walton, dont la tension nominale varie de 60 kV à 800 kV selon les configurations.
Un test de tenue en tension continue (CC) applique une tension supérieure à la contrainte de fonctionnement pendant une durée fixe (généralement de 15 à 60 minutes) et réussit le test si aucun contournement ne se produit. Un test de courant de fuite CC maintient la tension stable tout en enregistrant la courbe du courant de fuite toutes les cinq minutes ; un courant stable ou décroissant indique une bonne isolation, tandis qu'une augmentation soudaine ou brutale indique des défauts internes tels que des espaces d'air, de l'humidité ou un délaminage. Le système DEMIKS HVDC réalise ces deux tests grâce à la même chaîne de multiplicateurs de tension et de capteurs de microampères.
L'essai de rigidité diélectrique en courant alternatif (CA) sollicite l'isolation à la fréquence du réseau, ce qui reproduit les contraintes opérationnelles des systèmes d'alimentation CA et constitue la norme CEI pour les câbles XLPE. L'essai de rigidité diélectrique en courant continu (CC) applique une tension continue stable, permettant de mesurer le courant de fuite à très faible puissance apparente (kVA), de détecter les points faibles locaux que les essais CA peuvent masquer et de limiter les dommages cumulatifs sur l'isolation non-XLPE. Pour les équipements des projets HVDC, tels que les transformateurs de conversion et les traversées CC, l'essai de tenue diélectrique en CC est le seul qui corresponde aux contraintes opérationnelles.
La norme CEI 62067 impose des essais de tenue en tension alternative pour les câbles extrudés (XLPE) de 150 kV à 500 kV. Les essais en courant continu sur les câbles XLPE modernes accélèrent la formation d'arborescences d'eau, accumulent des charges d'espace qui perturbent le champ électrique et ne reflètent pas les contraintes de fonctionnement en courant alternatif. Le système DEMIKS HVDC est conçu pour les applications d'essais en courant continu légitimes : équipements de projets HVDC (transformateur de conversion, vanne de conversion, traversée CC), intégrité de la gaine des câbles selon les normes IEEE 400 et CEI 60229, accessoires de câbles de 66 à 150 kV selon les essais étendus de la norme CEI 60840, parafoudres, isolations non-XLPE et recherche sur les systèmes HVDC.
Choisissez la configuration de base pour les tests de réception de routine en laboratoire, à tension unique, avec commande par opérateur, écran tactile et exportation des données Excel/CSV. Optez pour la configuration intelligente si vous avez besoin d'une surveillance de la mise à la terre par IA, d'un enregistrement automatique des défauts, de tests sans surveillance ou d'une commande à distance depuis l'extérieur de la zone haute tension. Des configurations personnalisées jusqu'à 800 kV sont disponibles pour les tests d'acceptation en usine (FAT) des projets HVDC et les tests des transformateurs de conversion ±500 kV.
Appliquez la règle de sélection DEMIKS : la tension de sortie du générateur doit être au moins 1.2 fois supérieure à la tension d’essai requise. Pour l’homologation des accessoires de câbles 66 kV selon la norme CEI 60840, la tension d’essai est généralement de 1.73 Uo ou 2.0 Uo, où Uo est la tension phase-terre. Un câble de connexion de 100 kV et un système HVDC de 150 kV ou plus offrent une marge de sécurité suffisante et évitent l’effet corona aux points de connexion.
Chaque système est livré avec des câbles de connexion isolés haute tension de capacité supérieure à la tension d'essai, un câble de mise à la terre à faible impédance, un dispositif de test dédié, des anneaux d'égalisation ou de correction pour contrôler le champ électrique à l'extrémité haute tension, et une résistance de décharge dédiée. Pour les terminaisons de câbles CTT remplies d'eau, une unité de traitement d'eau déminéralisée est fournie séparément. L'installation sur site requiert une résistance de terre inférieure à 4 ohms et un périmètre de sécurité dégagé pour les essais sous tension.
Le délai de livraison dépend de la classe de tension, de l'intensité nominale et du niveau d'intelligence. Les configurations de base standard comprennent la fabrication en usine, la réception interne, les tests d'acceptation en usine (FAT) réalisés en présence d'un technicien et conformes aux spécifications du client, le transport maritime ou aérien, l'installation sur site, les tests d'acceptation sur site (SAT) et la formation des opérateurs. La configuration, le calendrier des étapes clés et les conditions de garantie sont confirmés lors de la définition du projet ; demandez un plan de projet adapté à votre niveau de tension et à l'objet testé.
Oui. La configuration intelligente ajoute la commande à distance par fibre optique ou liaison filaire, un module de surveillance de la mise à la terre par IA qui bloque les surtensions en cas de défaillance de la mise à la terre, et l'enregistrement automatique du type de défaut pour l'analyse post-test. Le pupitre de commande peut être situé hors de la zone haute tension, conformément aux bonnes pratiques de sécurité décrites dans la norme CEI 60060-1 pour les environnements de test HVDC.
Réduisez la tension à zéro à une vitesse n'excédant pas 2 kV/s, puis déchargez l'objet testé à la terre via la résistance de décharge dédiée pendant au moins 5 minutes. Les systèmes de câbles et les charges capacitives accumulent une charge importante après la tenue en courant continu ; une décharge contrôlée élimine tout risque de tension résiduelle et protège le personnel ainsi que l'isolation. Le manuel d'utilisation spécifie les durées de décharge en fonction de la classe de tension et de la capacité de la charge.
Indiquez-nous votre classe de tension, votre intensité nominale, l'objet testé et le régime de normes ; nous vous retournerons une configuration avec le délai de livraison, les accessoires et le périmètre d'étalonnage.
