EuroWire March 2017

Articolo tecnico

cavi CA e CC vengono misurati solo da un tipo di registratore di transitori, per quanto riguarda le applicazioni a CA e a CC vengono utilizzati diversi ripartitori. è preferibilmente utilizzato per effettuare le misurazioni sui cavi CA. I cavi CC richiedono un partitore a banda larga dotato di un ramo resistivo per ottenere la caratteristica di risposta desiderata. Tale caratteristica di risposta è anch’essa essenziale quando si utilizzano altri dispositivi di misurazione di tensione per le misurazioni TDR in linea, come ad esempio i trasformatori di misura che sono installati nelle reti elettriche. La loro capacità deve essere ancora dimostrata. del segnale è inoltre essenziale per la qualità e la precisione di misurazione. Sia la simulazione, sia gli esperimenti hanno confermato che una semplice attivazione sul fronte è sufficiente sui sistemi di cavi a corrente continua. Sui sistemi di cavi a corrente alternata la tensione operativa stessa impedisce tale semplice attivazione sul fronte. Viene quindi realizzato un dispositivo di rilevamento delle cariche disruptive molto rapido per attivare l’elaborazione del segnale. I componenti necessari per il registratore di transitori dipendono dal fatto che questo venga utilizzato per la prova o per il monitoraggio dei cavi. Il registratore per la prova del cavo è un piccolo dispositivo Plugin che opera mediante un proprio PC o con quello del sistema di prova HV computerizzato. Esso contiene principalmente l’hardware richiesto per la misurazione ( Figura 4 ). Il registratore per il monitoraggio di cavi è un dispositivo indipendente, robusto e di piccole dimensioni. Oltre all’hardware di misurazione, contiene un PC con un software appositamente predisposto. Questo PC funziona costantemente nel corso degli anni, può essere riavviato e azionato con comando a distanza, e deve essere alimentato da un gruppo di continuità (UPS) in caso di guasto dei cavi ( Figura 4 ). Prove sperimentali Sono state eseguite delle misurazioni pratiche su diversi campioni di cavi per dimostrare il principio di misura e i risultati della simulazione. Pertanto i campioni dei cavi AC o CC sono stati avvolti su bobine per cavi o su dispositivi di bobinatura rotanti. Un partitore capacitivo HV L’attivazione dell’elaborazione

Cavo CA (XLPE, 20kV) La configurazione della prova consisteva in due cavi MT collegati in serie e di lunghezze leggermente diverse ( Figura 5 ). ▲ ▲ Figura 4 : Modelli 3D di registratori di transitori per le prove dei cavi (sinistra) e per il monitoraggio dei cavi (destra)

▲ ▲ Figura 5 : Cavo CA con spinterometro (dettaglio)

Parametri: • Cavo 1: 758m • Cavo 2: 708m

• Ulteriori parametri: non noti • Tensione CA: fino a 10kV,

50Hz, collegata all’estremità vicina del cavo 1 (si vedano la Figura 1 e la Figura 6 ) • Apparecchiature di misurazione: registratore di transitori per la localizzazione dei guasti, partitore a banda larga (resistivo-capacitivo), partitore ad alta tensione a corrente alternata (capacitivo non smorzato) La scarica disruptiva simulata è stata generata utilizzando uno spinterometro ( Figura 5 ) che è stato installato all’estremità lontana dell’intera lunghezza del cavo o nel punto di collegamento tra i due cavi. La tensione è stata aumentata a 10kV rms e fino all’accensione dello spinterometro. Il segnale risultante delle onde progressive è stato registrato. I segnali sono stati presi dal circuito ad alta tensione utilizzando un partitore resistivo- capacitivo a banda larga (per le misure di riferimento) o un partitore capacitivo non smorzato ad alta tensione e corrente alternata di tipo WCF [6] ( Figura 6 ). L’uscita del partitore HV è stata collegata con il registratore di transitori mediante un cavo di misurazione coassiale. La misura di riferimento con il partitore a banda larga è indicata nella Figura 7 .

▲ ▲ Figura 6 : Sorgente CA e partitore HV

Pertanto, il canale 1 (Ch1, blu) mostra le riflessioni del segnale quando lo spinterometro è collegato all’estremità lontana di entrambi i cavi e il canale 2 (Ch2, rosso) mostra le riflessioni del segnale quando lo spinterometro è collegato al punto di connessione tra i cavi. Il diagramma superiore indica la registrazione completa del segnale per circa 300μs. Il diagramma centrale mostra l’ingrandimento della prima e della seconda riflessione. Il diagramma inferiore rappresenta le curve differenziate con Ch11 in relazione a Ch1 e Ch12 in relazione a Ch2. Partendo da questa misurazione, si determina la velocità di propagazione per Ch1 secondo l’equazione 2 sulla base T = 17,0μs con v = 172,5m/µs. Ora il valore T x = 8,79μs di Ch2 indica esattamente la lunghezza del campione di cavo di 758m. Supponendo un’inesattezza di ±0,2μs per la valutazione del tempo sia per la lunghezza totale sia per la lunghezza parziale, è possibile calcolare che il guasto si presenta nelle seguenti lunghezze di cavo. Sulla base della lunghezza del cavo accertata di 758m la deviazione massima è pari a 11m, ovvero 0,75% della lunghezza completa del cavo. Inoltre, il segnale misurato mostra un deterioramento significativo che deriva dall’attenuazione del cavo stesso e dalla sua dispersione. Le comparazioni tra le forme d’onda nei canali Ch1 e Ch2 mostrano che anche le

▼ ▼ Figura 7 : Misurazione con partitore a banda larga

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Marzo 2017