DU CONTRÔLE RÉGLEMENTAIRE À LA SURETÉ DE

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1 Thermogram DU CONTRÔLE RÉGLEMENTAIRE À LA SURETÉ DE FONCTIONNEMENT J.P. CAVADINI - D. CHARLETOUX. Conférencier : FREDERIC COLART APPAVE 13 à 17 rue Salneuve F PARIS cedex 17 Tél Fax http//: Résumé. APAVE GROUPE, connue pour ses prestations dans le contrôle réglementaire, s intéresse depuis une vingtaine d années à la thermographie infrarouge. En effet, les contrôles relatifs à la conformité au décret du 14/11/88 sont obligatoires, mais insuffisants pour connaître l état de santé d une installation électrique. De plus en plus utilisés comme outils de maintenance, ces contrôles demandent à être complétés : la thermographie s impose d elle-même. A la fois outil de maintenance préventive et détecteur d anomalies pouvant engendrer un sinistre, cette technique séduit de plus en plus d industriels conscients du coût engendré par les arrêts de production répétitifs. Pour peu que l opérateur de thermographie possède les connaissances techniques et réglementaires nécessaires, la thermographie s avère être d une efficacité et d une précision sans égal. Les assureurs l ont eux aussi bien compris et demandent de plus en plus aux assurés de réaliser le contrôle de leurs installations. Bien loin de se limiter à l électricité industrielle, la thermographie est utilisée dans les domaines de la mécanique, du thermique, dans les établissements tertiaires aussi bien que dans les E.R.P. L évolution technique des caméras thermiques tant au niveau des performances que de l ergonomie devrait accentuer cette demande et banaliser une prestation encore trop peu répandue.

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3 Thermogram INTRODUCTION En étendant son domaine d activité au contrôle par thermographie infrarouge, l APAVE a acquis un savoir-faire qui couvre l ensemble des besoins des industriels dans le domaine de la sécurité électrique. Loin d être redondant avec les contrôles réglementaires, la thermographie infrarouge est un complément indispensable pour juger de la bonne santé et de la qualité des installations électriques. APAVE GROUPE, association dont les compétences techniques sont au service des milieux industriel et tertiaire, est un des acteurs majeurs du contrôle réglementaire en France. Fortes de leurs 4000 ingénieurs et techniciens, les APAVE sont à même d accompagner les industriels dans l évaluation et la maîtrise des risques, et ce, au-delà du simple aspect réglementaire. En cela, la thermographie infrarouge est un des vecteurs participant à l amélioration de la sécurité de fonctionnement. C est donc naturellement que les APAVE se sont tournées depuis une vingtaine d années vers la thermographie. Peu développée car peu connue avant 1994, les demandes d interventions n ont cessé de croître, aidées par l évolution technique du matériel (miniaturisation, arrivée des caméras non refroidies) et la satisfaction des industriels pionniers dans le domaine. 2. LE CONTROLE REGLEMENTAIRE INDISPENSABLE, MAIS INSUFFISANT Bien qu obligatoires, les contrôles réglementaires relatifs à la conformité au décret du 14 novembre 1988 sont insuffisants quant il s agit de connaître l état de santé d une installation électrique ; ils se contentent de valider la conformité des dites installations à la réglementation en vigueur. Ces contrôles annuels réalisés par des professionnels expérimentés permettent, tout de même, de mettre au jour la plupart des problèmes grâce au minimum à une inspection visuelle du matériel électrique. Le contrôle périodique originellement dédié à la sécurité des personnes est devenu un moyen de maintenance pour les industriels, mais un moyen insuffisant qui demande à être complété. Le vieillissement des installations électriques ainsi que leurs conditions d exploitation engendrent une usure des mécanismes de l appareillage, une détérioration des isolants, un desserrage des connexions dont les effets sont souvent imperceptibles et les conséquences parfois désastreuses pour l entreprise. 3. LES ROLES MULTIPLES DE LA THERMOGRAPHIE La mauvaise santé des installations électriques demeure le point faible de nombre d entreprises industrielles. A longueur d année, les contrôleurs entendent la phrase bien connue : «L installation fonctionne parfaitement, je n ai jamais de disjonction». Cet état d esprit, associé à l effectif réduit des équipes de maintenance se contentant de réaliser, faute de temps, des opérations de maintenance corrective, contribue à la dégradation des installations électriques. Les risques majeurs liés à cette dégradation sont : l électrisation, voire l électrocution (mort d homme) de membres du personnel (une trentaine de cas par an) ; l incendie, qui serait d origine électrique dans 30 % des cas ;

4 Thermogram les défaillances, dont la fréquence a contribué à les rendre banales et qui pourtant, dans la plupart des cas, pourraient être évitées. La thermographie peut, dans les deux derniers cas, être une aide précieuse. 4. UN OUTIL DE MAINTENANCE PREVENTIVE Les arrêts de production suite à des incidents d origine électrique représentent plusieurs milliards de pertes par an pour les entreprises françaises. L importance de cette somme ne suffit pourtant pas à décider nombre d entreprises à mettre en place une action de maintenance préventive, dont la thermographie serait l un des piliers. Pourtant, les causes de ces arrêts de production sont parfaitement identifiées et les signes précurseurs d une future panne sont bien connus des opérateurs de thermographie : échauffement des connexions suite à un desserrage ; échauffement des conducteurs et de l appareillage en raison d un mauvais choix de section ou de la présence d harmoniques. La détection de ces anomalies est immédiate avec une caméra thermique et ne peut échapper à un opérateur compétent. Les gains de production pour les industriels sont énormes comparés au coût d une mission de thermographie. 5. DES INTERVENANTS MULTIPLES Le contrôle thermographique peut être réalisé par différents intervenants : le service maintenance de l entreprise ; l installateur électricien ; une société de thermographie ; une entreprise extérieure qui assure la fonction de maintenance ; un organisme de contrôle. Si le service de maintenance de l entreprise réalise lui-même le contrôle thermographique, il devra s attacher à faire une analyse objective de l installation électrique afin d en déterminer les points vulnérables. Son avantage sur les prestataires extérieurs est sa parfaite connaissance de la distribution électrique de son entreprise. Toutefois, il sera à la fois juge et partie et risque de manquer de clairvoyance en contrôlant toujours les mêmes équipements et en négligeant des installations peu importantes à ses yeux mais potentiellement dangereuses. De plus, cela suppose l achat d un équipement coûteux dont l amortissement un grand nombre de journées d utilisation ainsi qu une formation de l opérateur en thermographie. L installateur électricien utilisera cette technique lors de la mise en service d un nouveau matériel. Il est rare qu il réalise la prestation pour l ensemble de l installation. L entreprise de thermographie réalise des prestations au niveau électrique, thermique, mécanique Lors du contrôle d une installation électrique, l opérateur doit posséder une parfaite

5 Thermogram connaissance des matériels et des règles d installation sans quoi l interprétation des thermogrammes risque d être erronée. L entreprise extérieure qui assure la maintenance inclut la thermographie dans son cahier des charges. Bien que possédant les compétences techniques et la connaissance des installations de l entreprise, son approche essentiellement basée sur la maintenance concerne uniquement les installations dont elle a la charge. Le bureau de contrôle lui, pour peu qu il soit en charge de la vérification périodique de l établissement contrôlé, possède à la fois les compétences techniques et réglementaires nécessaires et une bonne connaissance de l entreprise. Toutefois, et dans tous les cas, l accompagnement du contrôleur par un électricien de la société est plus que souhaitable : elle permet un gain de temps, une analyse plus fine des conséquences ou des origines d un défaut et un contrôle exhaustif de l installation. Cet accompagnement est obligatoire dans le cadre d une intervention pour les assureurs. Dans tous les cas, le bureau de contrôle a le mérite de l impartialité. 6. HIERARCHISER LES ANOMALIES Lors d un contrôle thermographique, les anomalies détectées sont listées dans un rapport, accompagnées de renseignements telles que la cause de l anomalie, les valeurs des températures et courants mesurés et les solutions correctives à mettre en œuvre. En outre, ces anomalies sont hiérarchisées grâce à un indice de gravité allant de 1 à 4, de l intervention immédiate à la simple surveillance de l anomalie. Toute la difficulté est de déterminer ce niveau de gravité. Là encore, seul le travail en commun d un opérateur de thermographie spécialiste de l électricité et du personnel de l entreprise peut permettre une appréciation exacte du risque. Les indices de gravités sont déterminés en fonction des températures maximales admissibles par les conducteurs et l appareillage (valeurs inscrites dans la norme NF-C et les documentations constructeurs) et des conditions d environnement. Les indices de gravité tels que définis dans le document technique D19 sont les suivants : priorité 1 : action corrective immédiate ; priorité 2 : action à réception du rapport (1 mois) ; priorité 3 : action sous trois mois ; priorité 4 : matériel à surveiller. 7. UNE MISSION EN DEUX TEMPS Après une mission de thermographie, et une fois les actions correctives menées, il n est pas rare que les entreprises demandent d effectuer une deuxième campagne de mesures afin de valider les travaux effectués. Lors de vérifications périodiques, c est le plus souvent le contrôle de l année suivante qui remplit ce rôle. Toutefois, une périodicité d un an n est pas la règle. Tout dépend de l activité de l entreprise et des conséquences d un arrêt de production. Certains industriels n hésitent pas à nous faire passer trois fois dans l année, le plus souvent à la veille d arrêts de production programmés. En ce qui concerne les installations neuves et contrairement aux vérifications relatives à la conformité, l examen par thermographie n est pas entré dans les

6 Thermogram mœurs. Pourtant, il permettrait de vérifier le bon serrage des connexions et de faire un point zéro de l installation. Les industriels ne sont pas les seuls concernés. Il serait faux de croire que les défauts détectés se situent uniquement sur les installations où circulent des courants importants. Il n est pas rare en effet de trouver des conducteurs de 1,5 mm² d un circuit d éclairage à des températures de plus de 100 C. Ces installations peuvent être à l origine d un incendie mais sont bien souvent négligées par les opérations de maintenance. Il va donc de soi que les installations tertiaires et les établissements recevant du public (ERP) ont tout intérêt à procéder au contrôle de leurs installations. Le rôle de la thermographie sur les réseaux ondulés est également primordial, l arrêt d un serveur informatique pouvant se traduire par une perte d exploitation de plusieurs millions de francs. 8. LA PRESSION DES ASSUREURS Les sociétés d assurances ont pris conscience des services que pouvait leur rendre un contrôle par thermographie. Pour peu que l opérateur ait reçu une formation sur les principes de la combustion et l analyse des risques incendie, la thermographie devient un outil de premier ordre afin d identifier de nombreux risques potentiels. De plus en plus fréquemment, les industriels se voient donc «prier» par leur assureur de procéder au contrôle thermographique de leurs installations. Toutefois, les vérifications demandées par les assureurs ne se situent pas, dans la plupart des cas, au niveau du D19, cette dernière exigeant un contrôle complet de toute l installation, ce qui est difficilement envisageable dans la pratique. 9. LES LIMITES DE LA THERMOGRAPHIE La thermographie est un outil de contrôle performant. Son efficacité est subordonnée au taux de charge de l installation électrique. Pour que les observations soient valables et mettent en évidence les défauts, il faut que les circuits électriques soient sollicités. Si l examen d une armoire ne décèle aucun défaut, cela ne signifie pas que cette armoire est saine ; tous les circuits sont rarement utilisés en même temps. La thermographie ne remplace donc pas le resserrage périodique des connexions, mais ce dernier ne peut lui non plus se substituer à l examen thermographique, les mauvaises connexions n étant pas les seules causes d échauffements et un resserrage ne conduisant pas nécessairement à la disparition du défaut (mauvaise plage de contact, cosse inadéquate, mauvais sertissage, oxydation, ) 10. AU DELA DE L ELECTRICITE Les applications de la thermographie ne se limitent pas aux seules installations électriques. Elle a un rôle majeur dans le domaine des économies d énergie, permettant d un coup d œil de détecter les déperditions thermiques dans les canalisations ainsi que dans la structure d un bâtiment. Elle peut être également d une aide précieuse dans le repérage des tuyauteries (chaudes et froides), dans la recherche des fuites de vapeurs, de fluides thermiques, dans la localisation de défauts sur les chauffages rayonnants dans les plafonds ou au sol, dans la vérification du fonctionnement des purgeurs, dans le contrôle des roulements d un moteur, etc Dans certains de ces cas, la mesure des températures n est pas d un grand intérêt ; la caméra thermique est utilisée comme simple imageur thermique.

7 Thermogram UN AVENIR CERTAIN Il ne fait pas de doute que la thermographie a séduit, et séduira à juste titre dans les années à venir, toute une catégorie d industriels soucieuse du bon fonctionnement et de la sécurité de son outil de production. Le faible coût des prestations et les économies qu elles engendrent font de la thermographie l outil le mieux adapté à l heure actuelle pour dresser un bilan de santé d une installation électrique et permettre une maintenance préventive. 12. QUELQUES EXEMPLES Exemple A Le thermogramme A montre très clairement un fort échauffement sur la phase de droite, les deux phases de gauche étant proches de la température maximale admissible (70 C pour des câbles PVC). Compte tenu de l intensité de 245 A circulant sur chaque phase, nous sommes en présence d une double anomalie : un défaut de connexion au niveau de la phase de droite, une section insuffisante des conducteurs (70 mm² / HO7VK). Dans cet exemple, nous préconisons de remplacer les conducteurs actuels par d autres de section supérieure (120 mm²). Photographie A Thermogramme A Exemple B La température des trois conducteurs dépasse les 80 C. Une simple mesure d intensité suffit à montrer que la section des conducteurs est trop faible en regard du courant transité. Notre préconisation sera donc d augmenter la section des conducteurs. L indice de gravité sera de 2 (action corrective sous un mois).

8 Thermogram Photographie B Thermogramme B Exemple C C est le mode de pose qui est incriminé. Les câbles sont parfaitement capables de transiter le courant actuel, mais la pose en toron limite l énergie qu ils peuvent dissiper. Dans ce cas, la solution est au minimum de séparer les câbles et d augmenter leur section, puisque l on se trouve proche de la limite de température admissible pour les isolants. Si la température ambiante d armoire (env. 36 C) ou si les intensités augmentent dans l avenir, il y a un risque clair de dépassement des températures. Photographie C Thermogramme C Exemple D La température d environnement à l intérieur du coffret s élève à 65 C. Pas étonnant dès lors que les conducteurs chauffent anormalement. La solution ici est de ventiler le coffret et d augmenter la section des conducteurs. L indice de gravité sera de 3 (action corrective sous trois mois).

9 Thermogram Photographie D Thermogramme D

10 Thermogram Exemple E L appareillage en défaut est un disjoncteur moteur réglable entre 0,63 A et 1 A. Le courant mesuré s élève à 1,1 A sur les trois phases. Le dépassement de 10 % du courant nominal du disjoncteur provoque l échauffement de ce dernier. La préconisation sera de remplacer le disjoncteur sous dimensionné à la conception par un de calibre supérieur (1/1,6 A). L indice de gravité a été estimé à 2. Photographie E Thermogramme E Exemple F L anomalie ressemble à la précédente, mais ici le défaut est tout autre. Un disjoncteur moteur de calibre 1,6 A est traversé par un courant de 1,4 A. Pourtant cet appareil chauffe anormalement. Afin de vérifier l état de l appareillage, on procède à une mesure de tension amont aval au niveau de chaque phase. On mesure plus de 1 V là où la chute de tension ne devrait pas dépasser 50 mv. C est donc le disjoncteur qui est défectueux et qui devra être remplacé. Le défaut est interne et assurément au niveau du contact principal : résistance de contact ayant augmenté pour une raison non identifiée à ce stade (perte d élasticité du ressort de maintien, disjonctions antérieures sur court-circuit ayant dégradé le contact, mauvaise fabrication, ). Photographie F Thermogramme F

11 Thermogram Exemple G Contrairement aux apparences, aucune anomalie n est présente sur ce thermogramme. Le point chaud est uniquement dû à la résistance de décharge de la batterie de condensateurs. Une personne ne possédant pas de connaissances en électricité aurait facilement pu se faire prendre au piège et faire changer un équipement coûteux pour retrouver le même comportement après échange, à la visite suivante. Photographie G Thermogramme G Exemple H L opérateur de thermographie ne s intéresse pas seulement aux conducteurs excessivement chauds. Ici, le conducteur neutre n est qu à 33 C, mais il est plus chaud de 10 C que les conducteurs des phases. Cette différence justifie des mesures complémentaires qui mettront en évidence la présence de courants harmoniques de rang trois (dus à l alimentation de postes informatiques) dans le conducteur neutre, courants trois fois supérieurs à celui des phases. Nous avons conseillé au client qui devait doubler son parc informatique de créer un second départ pour alimenter les postes futurs. Photographie H Thermogramme H

12 Thermogram Exemple I Les thermogrammes mettent parfois en évidence des phénomènes qui peuvent surprendre le débutant. Ici, les supports métalliques d un jeu de barres ont atteint une température de plus de 100 C, et ceci à cause de la circulation de courants induits dans un circuit magnétique de fait. La solution est d ouvrir le circuit magnétique en insérant un matériau non conducteur. Photographie I Thermogramme I Exemple J Le thermogramme met en évidence un très important échauffement au niveau d une connexion. Cette anomalie, déjà détectée à un degré moindre lors d un contrôle précédent, n a pas été traitée. L incendie était clairement sur le point de se déclencher. Comme 30 % des incendies, celui-ci aurait été d origine électrique. Thermogramme J