Un panneau électrique surchauffe sans raison apparente ?

Parfois un remplacement est l'unique solution

Un électricien avait un client avec un problème très courant : un panneau électrique qui surchauffe. Ce qui rendait la situation assez inhabituelle était le fait que la surchauffe n'était pas due à l'une des causes habituelles.

L'électricien avait été appelé pour dépanner un panneau électrique avec 42 disjoncteurs qui alimentaient des douzaines de serveurs et autres charges non linéaires. Le technicien informatique chez le client avait remarqué que l'avant du disjoncteur principal 225 A, qui devait être blanc, était devenu jaune. Lorsqu'il a touché la pièce, il a découvert qu'elle était non seulement décolorée, mais qu'elle était aussi très chaude au toucher.

Bien qu'il n'y ait pas eu de coupures, les ressources alimentées via ce panneau sont essentielles à la mission, donc le client ne pouvait pas se permettre d'attendre que les choses empirent pour régler le problème.

Dépannage sous tension

Étant donné que même un arrêt programmé aurait été très difficile à planifier, tout le dépannage a été réalisé sous tension. Lors d'une étude préalable de l'environnement, l'électricien a remarqué que le conducteur neutre était composé de deux conducteurs 4/0, un neutre surdimensionné que l'on trouve couramment dans les tableaux de contrôle qui desservent des charges non linéaires. Cela lui a indiqué que le système avait été conçu correctement.

Sa mission suivante était d'apporter son Multimètre d'isolement Fluke 1587 pour mesurer la tension phase à phase et phase à neutre du côté de la ligne du disjoncteur principal 225 A. Il recherchait des anomalies qui pourraient indiquer un problème. Ces mesures étaient toutes dans la plage normale, aucune n'était trop haute ou trop basse.

Ensuite, il a recherché la consommation sur chacun des conducteurs de phase entrants avec la Pince multimètre Fluke 376 et a découvert que le courant était bien en dessous de 225 A sur les trois phases, allant de 108,9 A à 130,3 A. Comme le panneau alimentait des charges non linéaires, l'étape logique suivante était de rechercher des harmoniques de courant. L'électricien a fixé la 376 sur le conducteur neutre et a découvert que le courant était assez faible, tout juste 38,9 A. Si les harmoniques entraînaient un problème, le courant sur le neutre aurait été égal ou supérieur à l'un des courants de phase.

Éliminer les harmoniques

Qu'en est-il des charges alimentées par le panneau ? Peut-être y avait-il des harmoniques de tension ici ? Cette fois, l'électricien a emporté son ÉnergiMètre Fluke 434 pour vérifier le contenu harmonique des charges alimentées par le panneau en question. Le contenu harmonique était cohérent avec le type de charges alimentées. La tension était bonne et il n'y avait pas de courant ou d'harmoniques extrêmement élevés, une fois de plus il était dans une impasse.

Mais il n'avait pas terminé. Ensuite, il a enregistré la chute de tension sur la ligne et les conducteurs de phase côté charge du disjoncteur principal (voir Tableau 1). Une connexion desserrée ou mauvaise ou un problème interne au circuit pouvait produire une importante chute de tension, supérieure à 100 millivolts.

Tableau 1. Chute de tension enregistrée sur les conducteurs du disjoncteur principal et charge en ampères sur les conducteurs de phase lors d'une inspection initiale en mai 2012.
Mesures
Phase A : 51,5 millivoltsPhase A : 122,9 ampères
Phase B : 41,6 millivoltsPhase B : 108,9 ampères
Phase C : 137,1 millivoltsPhase C : 130,3 ampères
Figure 1
Figure 1. Une image infrarouge d'une Caméra thermique Fluke des conducteurs de phase du disjoncteur principal indique que le conducteur de phase C est bien plus chaud que les phases A et B.

Les tensions mesurées sur les phases « A » et « B » étaient bien dans les tolérances. Cependant, lorsqu'il est passé à la phase « C », la mesure de 137 mV a montré de façon évidente l'endroit d'où venait la chaleur. Comme le problème ne justifiait toujours pas un arrêt, l'électricien a pris sa Caméra infrarouge Fluke, qui sans surprise a montré que la phase C était bien plus chaude que les phases A et B (Voir Figure 1).

Au sommet du disjoncteur, le fil était très chaud et s'est refroidi à mesure que la caméra s'éloignait du disjoncteur. Cela indique que le problème était probablement au niveau de la cosse, ou à l'endroit où la cosse se connecte au disjoncteur.

Avant de quitter le site, l'électricien a raccordé l' Enregistreur de qualité du réseau triphasé Fluke 1735 aux conducteurs alimentant le disjoncteur principal 225 A et l'a laissé pendant une semaine pour mesurer le courant. Aucune anomalie de courant n'est apparue. (Voir Figure 2)

Comme le dépannage a isolé l'emplacement du problème mais n'a pas indiqué la cause exacte, le client et les consultants en électricité ont décidé de remplacer tout l'intérieur du panneau, notamment tous les disjoncteurs, et ont tiré de nouveaux conducteurs. « Nous arrivons à ces extrémités car le coût d'un temps d'arrêt et la criticité du système sont si importants que le client veut une solution. Il ne veut pas prévoir une nouvelle coupure de courant avant longtemps », explique l'électricien.

Figure 2
Figure 2. Un enregistrement d'une semaine du courant sur les conducteurs alimentant le disjoncteur principal n'a montré aucune anomalie qui indiquerait que le problème était au niveau de la cosse, où à l'endroit où la cosse se connecte au disjoncteur.

La résolution

Plus tard, le client a eu l'opportunité d'arrêter le panneau et de le remplacer. Les consultants en électricité n'ont pris aucun risque, cependant. Avant que l'arrêt du panneau ne soit programmé, l'intérieur du nouveau panneau, complet avec des disjoncteurs de dérivation et le disjoncteur principal, a été envoyé à un laboratoire d'essai indépendant. Le laboratoire d'essai a resserré toutes les connexions internes selon les spécifications et a réalisé un essai avec un ohmmètre numérique à faible résistance pour vérifier l'intégrité des connexions internes.

Avec un bulletin de santé vierge pour le nouveau panneau, les consultants se sont mis au travail. Ils ont mis l'ancien panneau hors tension, déconnecté tous les conducteurs et retiré l'intérieur. À ce stade, ils ont réalisé un examen visuel et ont découvert qu'il y avait des signes de surchauffe grave au point où le bus de phase A se connecte au disjoncteur principal. [Voir Figure 3]

Ensuite, les électriciens ont installé un nouveau bus de phase intérieur, des disjoncteurs de dérivation, un disjoncteur principal et des conducteurs de phase et ont reconnecté tous les conducteurs. Après avoir mis le panneau hors tension, ils l'ont testé pour vérifier que le nouveau panneau fonctionnait comme il devrait. À l'aide du Multimètre d'isolement Fluke 1587, ils ont pris une série de mesures de tension, notamment la chute de tension sur la ligne et du côté charge du disjoncteur principal, qui a montré les chutes de tension suivantes :

Figure 3
Figure 3. Une fois le panneau retiré, le bus de phase A a montré des signes de surchauffe grave au point où il se connecte au disjoncteur principal, révélant un grave problème avec la phase A qui avait été corrigé avant la nouvelle étude.
  • Phase A : 50,4 millivolts
  • Phase B : 48,8 millivolts
  • Phase C : 41,4 millivolts

Ces mesures étaient bien dans la plage normale, donc ils ont ensuite mesuré la charge en ampères sur les conducteurs de phase avec la Pince multimètre Fluke 376 :

  • Phase A : 144,1 ampères
  • Phase B : 133,7 ampères
  • Phase C : 132,6 ampères

Ces relevés se situaient également dans les 80 % des exigences caractéristiques acceptables.

Enfin, ils ont scanné les conducteurs de phase du disjoncteur principal sous charge à l'aide d'une Caméra thermique Fluke. Le scan a montré des charges équilibrées sur les trois phases.  

Figure 4
Figure 4. Après remplacement du panneau, l'image infrarouge d'une Caméra thermique Fluke des conducteurs de phase du disjoncteur principal montre des charges équilibrées sur les trois phases.

Aller de l'avant

Bien que les mesures aient montré que le nouveau panneau fonctionne dans la tolérance de charge de 80 %, les consultants s'attendent à ce qu'il approche bientôt le seuil de 80 %. Lorsque la charge augmente, la chaleur augmente également. Ils ont donc recommandé au client de surveiller la situation et prévoir d'installer une nouvelle alimentation électrique dans un avenir proche.