Cosa sono le scariche parziali
In un cavo in media tensione l'isolamento in XLPE si trova tra due schermi semiconduttori: lo schermo del conduttore all'interno e lo schermo dell'isolante all'esterno, con sopra una schermatura a nastro o a fili di rame. Tra i due il campo elettrico è elevato e, in un cavo sano, uniforme. Un vuoto nell'isolante, una particella di contaminazione o una sporgenza nel punto di incontro tra schermo e XLPE concentrano quel campo. Quando diventa abbastanza intenso, si innescano piccole scariche elettriche attraverso il difetto senza attraversare l'intero isolamento. Sono le scariche parziali (PD).
Le PD non causano un guasto immediato, ed è esattamente per questo che contano. Ogni scarica erode l'isolamento attorno al difetto e, col tempo, il danno può crescere fino alla scarica distruttiva del cavo in esercizio. Una prova di tenuta alla tensione può far superare la prova a un cavo con un piccolo difetto; la prova PD è concepita per trovarlo. Per questa ragione la misura PD è una prova individuale per il cavo MT schermato, eseguita su ogni pezzatura prodotta. I cavi in bassa tensione secondo IEC 60502-1 non hanno lo stesso requisito, perché non hanno un campo schermato da controllare.
La prova individuale in IEC 60502-2
IEC 60502-2 copre i cavi di potenza a isolamento estruso nelle classi di tensione da 3,6/6 kV a 18/30 kV. La sua prova PD individuale è misurata con il metodo di IEC 60885-3. La tensione di prova viene portata a 2 U0 e mantenuta per un breve tempo, poi ridotta a 1,73 U0, dove il cavo non deve mostrare scariche oltre la sensibilità dichiarata. Per le prove individuali quella sensibilità è 10 pC o migliore. U0 è la tensione nominale tra conduttore e schermo: 8,7 kV per un cavo 8,7/15 kV.
Affiancata alle PD, la prova di tensione individuale applica 3,5 U0 per 5 minuti senza scarica distruttiva. La tabella seguente mostra quei multipli calcolati per ogni classe, arrotondati, solo come orientamento; il piano di prove attinge sempre i propri valori dalla norma e dall'ordine.
| Classe di tensione | U0 | Misura PD a 1,73 U0 | Prova di tensione a 3,5 U0, 5 min |
|---|---|---|---|
| 3.6/6 kV | 3.6 kV | circa 6.2 kV | circa 12.6 kV |
| 6/10 kV | 6 kV | circa 10.4 kV | 21 kV |
| 8.7/15 kV | 8.7 kV | circa 15.1 kV | circa 30.5 kV |
| 12/20 kV | 12 kV | circa 20.8 kV | 42 kV |
| 18/30 kV | 18 kV | circa 31.1 kV | 63 kV |
Il catalogo del partner alla base della nostra pagina sui cavi di potenza MT copre classi fino a 8,7/15 kV, con la costruzione di riferimento 8,7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2; le classi superiori vengono abbinate a un altro stabilimento con la capacità di prova adeguata.
Perché la sensibilità è il numero da controllare
Un risultato PD «nessuna scarica rilevata» non significa nulla da solo. Significa che non ci sono scariche oltre ciò che il sistema poteva rilevare in quel momento. Se la sala prove è rumorosa dal punto di vista elettrico, o il sistema è mal tarato, la soglia di rilevamento può stare ben oltre i 10 pC e difetti reali passano inosservati. Per questo la norma lega il requisito a una sensibilità dichiarata, e per questo un buon rapporto la riporta.
Un registro PD utilizzabile per bobina mostra:
- Numero di bobina, designazione del cavo e lunghezza provata.
- Taratura con carica nota prima della prova e sensibilità risultante in pC.
- Livello del rumore di fondo durante la prova.
- Profilo di tensione: la salita a 2 U0 e la misura a 1,73 U0.
- Livello PD misurato e il giudizio di conformità rispetto alla sensibilità dichiarata.
- Data di prova, identificazione dello strumento e firma del responsabile.
Anche un esito PD non conforme merita una procedura chiara. Lo stabilimento può riprovare dopo la pulizia o la rifacimento delle terminazioni usate per la prova, perché una scarica su una terminazione di prova mal preparata può sembrare una scarica nel cavo. È legittimo, ma il registro dovrebbe mostrare entrambi i risultati e il motivo della riprova. Se la scarica persiste, la pezzatura va respinta oppure la sezione difettosa va localizzata e tagliata via, con le lunghezze residue riprovate e registrate sotto nuovi numeri di bobina. Chiedete allo stabilimento con che frequenza le pezzature non superano la prova PD e come vengono gestite; una risposta credibile, con registri, dice più della migliore brochure a proposito della linea di isolamento.
Da dove nascono i difetti PD
La maggior parte delle sorgenti PD nasce in produzione, ed è per questo che l'audit di uno stabilimento MT esamina da vicino la linea di isolamento. Contaminazione nella mescola XLPE, scarsa gestione della mescola in area aperta, un'interfaccia irregolare tra gli schermi e l'isolante, e umidità o vuoti da lavorazione incompleta sono tutte cause tipiche. Conta anche il danno successivo alla produzione: un cavo piegato sotto il proprio raggio minimo di curvatura, schiacciato su una bobina mal stoccata o con le estremità lasciate aperte, così che l'umidità entri nello schermo, può sviluppare scariche più tardi anche dopo aver superato la prova in fabbrica. La checklist per l'audit di fabbrica elenca cosa osservare sul posto, e la prevenzione dei danni alle bobine copre il lato stoccaggio.
Testimoni e prove in sito
Per i progetti di utenza pubblica e di ingegneria è comune assistere alle prove PD e di tensione su bobine selezionate prima della spedizione. Il testimone funziona al meglio quando le bobine sono scelte dall'acquirente il giorno stesso, il passo di taratura viene osservato e l'ispettore prende copia dei risultati grezzi. Prevedete una giornata di prova nel programma; la durata di una prova PD dipende dal numero di bobine e dalla sala, e viene pianificata con lo stabilimento.
Dopo l'installazione, il progetto può eseguire le proprie prove di messa in servizio con giunti e terminazioni in opera. Sono distinte dalla prova individuale in fabbrica e vengono specificate dal progettista e dal proprietario della rete. Un registro PD di fabbrica pulito fornisce un riferimento: se le prove in sito mostrano poi scariche, il problema ha più probabilità di trovarsi in un accessorio o nell'installazione che nel cavo stesso. La nostra pagina su utenza e rete tratta l'inserimento del cavo MT in un progetto di distribuzione.
Inserire le PD nell'ordine
Scrivete il requisito PD in modo esplicito nella scheda tecnica: prova PD individuale su ogni bobina secondo IEC 60502-2, misurata secondo IEC 60885-3, con sensibilità dichiarata e registri completi consegnati insieme ai documenti di spedizione. Aggiungete il testimone se il progetto lo richiede. Il tempo di consegna del cavo MT dipende dalla prenotazione del rame, dal programma della linea di isolamento e dalle prove individuali, ed è confermato per iscritto per ciascun ordine; consultate MOQ e tempi di consegna. Per definire un ordine in media tensione, inviate il computo (BOQ) tramite il modulo di richiesta preventivo.