EuroWire March 2017

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Articolo tecnico
Marzo 2017 117
Attraverso la scarica disruptiva
l’impedenza è molto bassa nella posizione
in cui viene a crearsi, motivo per cui i
segnali vengono riflessi da questo punto.
Un circuito semplificato per le misurazioni
in linea è illustrato nella Figura 1.
La misurazione su entrambe le estremità
del cavo con due dispositivi di misura
migliora l’accuratezza della localizzazione
dei guasti. La fattibilità di questa
opzione dipende naturalmente dalla
configurazione del sistema di cavi di
alimentazione e dall’accesso alle estremità
dei cavi. Pertanto, questa opzione non è
ancora presa in considerazione nelle prove
sperimentali.
Considerazioni teoriche
e simulazione
La fisica dei cavi e il loro comportamento
sono estremamente complessi e sono stati
ampiamente discussi nella letteratura.
Non saranno ripetuti nel presente articolo
(per l’esempio di riferimento si veda[4]).
Sono necessarie solo due equazioni
fondamentali:
Quando si utilizza questo tipo di metodo
TDR, la conoscenza esatta della velocità di
propagazione v determina la precisione
della posizione del guasto (differisce
dalla misurazione TDR per la localizzazione
del guasto dovuto a scarica parziale
(PD o partial discharge) dove solo la
relazione temporale delle riflessioni
determina la precisione).
Pertanto è necessario conoscere
esattamente questa velocità di
propagazione per poterla determinare
in anticipo. Quando i parametri L’ e C’ del
cavo sono effettivamente noti, è possibile
calcolare la velocità di propagazione
mediante l’Equazione 1.
Tuttavia, e qualora ciò fosse possibile,
sarebbe opportuno eseguire una prima
misurazione della velocità di propagazione
per ciascun cavo messo in servizio.
La situazione cambia quando i segnali
TDR vengono misurati su entrambe
le estremità del cavo. Quindi, non è
necessario conoscere la velocità (come nel
caso della localizzazione dei guasti dovuti
a scariche parziali ) e la localizzazione dei
guasti può essere calcolata come segue:
dove Tx e Ty sono la propagazione del
segnale misurata da entrambe le estremità
del cavo. Certamente il calcolo con la
velocità di propagazione nota è ancora
valido e le misurazioni possono essere
verificate a condizione che sia nota anche
la lunghezza del cavo destro.
Il circuito di prova è stato simulato con
il sistema OrCAD PSpice e si basa su
parametri di cavi realistici[5].
Questo consente la simulazione della
propagazione del segnale in cavi molto
lunghi e della distorsione del segnale
mediante il circuito di misura sull’estremità
del cavo.
La simulazione è stata effettuata su un
cavo della lunghezza di 100km e una
velocità di propagazione di 171,25m/µs.
Il guasto è stato simulato a una distanza
di 83km dall’estremità del cavo al quale è
stato collegato il circuito di misura.
Il risultato della simulazione illustrato
nella Figura 3 mostra un tempo T = 970µs
e con la velocità v citata, la distanza fino al
guasto risulta essere lx = 83,06km.
La deviazione trascurabile dal valore di
riferimento è il risultato di una misurazione
del tempo lievemente imprecisa dei
risultati della simulazione.
Attrezzature per
la misurazione
Il circuito di misura è composto da due
componenti principali, il partitore di
tensione HV e il registratore di transitori.
Mentre i segnali dalle misurazioni sui
Capacità
verso terra
Equazione 1
Equazione 2
Equazione 3
▲ ▲ Figura 2: Circuito simulato
▼ ▼ Figura 3: Risultati della simulazione
▲ ▲ Figura 1: Circuito principale per la localizzazione
dei guasti in linea
Sorgente
AT, CA/
CC RipartitoreHV
Metodo TDR classico
Metodo TDR di
rilevamento di scariche
disruptive in linea
Applicazione Dopo l’evento di guasto,
fuori linea
Durante l’evento di guasto,
in linea
Applicazioni di un
impulso generato
artificialmente
Sì,
per la misurazione della
riflessione
No,
i segnali vengono generati
dalle scariche disruptive
stesse
Riflessioni dall’estremità
lontana o dal punto del
guasto
In funzione
del tipo di guasto
Nessuna
scarica disruptiva completa
nel luogo del guasto
Lunghezza del cavo Circa 10km
Stato dell’arte
Lunghezza prevista
>100km
(tutto ciò che va oltre
dipende dal tipo di guasto) (da verificare)
▲ ▲ Tabella 1: Comparazione dei metodi di localizzazione guasti