EuroWire March 2017

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Articolo tecnico
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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.