EuroWire March 2017

Articolo tecnico

Il principio della localizzazione dei guasti in linea su cavi HVAC e HVDC durante il test e il funzionamento a cura del Dr Frank Böhme e del Dr Ralf Pietsch, Highvolt Prüftechnik Dresden GmbH

Riassunto Il presente articolo tratta di un metodo alternativo per il monitoraggio di sistemi di cavi HVAC e HVDC lunghi e molto lunghi per quanto riguarda l’individuazione e la localizzazione di errori fatali che causano scariche disruptive durante i test di routine e di messa in servizio e in condizioni di esercizio. Il principio si basa sul metodo della riflettometria nel dominio del tempo (TDR o Time Domain Reflectometry ) e viene effettuato un confronto con il metodo TDR classico della localizzazione dei guasti. Il concetto di base è descritto e spiegato mediante risultati teorici e sperimentali. Conseguentemente, le considerazioni teoriche sono tratte da una simulazione dettagliata della rete di misurazione includendo il cavo ad alta tensione. Gli esperimenti pratici sono stati eseguiti su campioni di cavi MT e AT, su cui sono state applicate sia la tensione a CA sia la tensione a CC. La tecnologia qui presentata può essere applicata sia ai cavi terrestri sia ai cavi sottomarini. Una particolare attenzione è rivolta alla tecnica di misurazione e alla valutazione applicabile con algoritmo software. La localizzazione dei guasti in linea proposta richiede una strumentazione di misura appropriata, in grado di mantenere le prestazioni in condizioni di prova e di servizio anche in caso di scarica disruptiva forte. L’hardware è costituito principalmente da un partitore di tensione ad AT e da un

registratore di transitori. Fino a quando il sistema di cavi funziona correttamente, il sistema di misura funziona in modo completamente invisibile e affidabile a lungo termine. Pertanto, lo stesso strumento di misura ad AT è utilizzato così come viene installato per la misurazione AT durante i test dei cavi o per l’esecuzione dei lavori di servizio sul cavo. Per quest’ultimo il sistema di misura può essere utilizzato anche per altre misurazioni di qualità e diagnostiche. Introduzione Negli ultimi anni è notevolmente aumentato il numero di sistemi di cavi ad alta tensione di nuova installazione. Ciò si è reso necessario per soddisfare le crescenti esigenze delle reti elettriche pubbliche. Da un lato è sempre più difficile trovare lo spazio per la posa di nuove linee aeree. Dall’altro, la tecnica dei sistemi di trasmissione ad alta tensione e a corrente continua sta acquistando sempre più importanza. Tali sistemi contengono spesso cavi ad alta tensione. Un ottimo esempio è il collegamento delle centrali eoliche off-shore alle reti elettriche terrestri, dove i cavi export sono cavi sottomarini HVAC lunghi o HVDC molto lunghi. La maggior parte di questi cavi dopo la posa e la messa in servizio non è più accessibile oppure è accessibile solo a costi elevati e con grande difficoltà (ad eccezione dei cavi posati nei condotti). Se si verifica un guasto, questo non

può essere riconosciuto effettuando un semplice controllo visivo. Il noto metodo TDR per la localizzazione di guasti rivela qui i suoi limiti. L’obiettivo è di fornire uno strumento e un dispositivo in linea che consenta una rapida diagnosi e soprattutto la localizzazione dei guasti in caso di scarica disruptiva. Per testare tali cavi e sistemi di cavi in fabbrica e sul posto è necessario considerare una serie di norme e raccomandazioni (es. [1], [2] e [3] ). Principio del metodo di misurazione Il metodo TDR descritto differisce da quello classico noto. Mentre il metodo TDR classico è applicato dopo l’evento del guasto, questo metodo controlla costantemente il sistema di cavi e analizza i segnali generati dalla scarica disruptiva stessa. Ciò significa che il sistema di misura deve essere collegato e in funzione durante l’intera prova del cavo o durante l’intero periodo in cui il cavo è in funzione. Le misurazioni ripetute possono essere eseguite solo quando per le prove viene utilizzata una sorgente AT separata. La tensione di prova applicata può essere aumentata fino a un determinato livello di tensione per provocare un ulteriore scarica disruptiva. La Tabella 1 mostra una comparazione tra i due metodi di misura TDR. Un vantaggio del metodo in linea è l’assenza di riflessi dall’estremità lontana.

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Marzo 2017