Misuratore di conducibilità, permittività relativa e tanδ degli oli isolanti secondo IEC 61620
Per valutare la qualità di un olio isolante in base alla conducibilità e al fattore di dissipazione (tanδ), anche a temperatura ambiente, serve un misuratore conforme a IEC 61620 che applichi un'onda quadra alternata a bassa ampiezza e bassa frequenza, un metodo molto più sensibile di quello a ponte. Il TAND220A eccita il campione da 210 ml con ±30 V a 0,5 Hz senza componente continua e misura la conducibilità da 0,01 a 20.000 pS/m con ±1 digit ±1 % della lettura, la permittività relativa fino a 5,00 con ±1 digit ±0,2 % e valori di tanδ fino a 10−6 (a 50 Hz), con una tensione e una corrente di prova che non costituiscono un pericolo per l'operatore.
TAND220A – misuratore di tan δ per olio dielettrico
Il misuratore TAND220A è conforme alla norma internazionale IEC 61620.
Lo strumento si basa sul cosiddetto "metodo dell'onda quadra alternata a bassa ampiezza e bassa frequenza" e consente misure accurate di conducibilità e di permittività relativa. La misura della conducibilità nell'intervallo da 0,01 pS/m a 20.000 pS/m permette di impiegare lo strumento per il controllo di qualità di liquidi ad alta resistività anche a temperatura ambiente.
Il TAND220A funziona con una tensione di prova ridotta e con una corrente di prova altrettanto bassa. Non costituisce quindi un pericolo per gli operatori.
Metodo di misura
Il liquido nella cella di prova viene eccitato con un'onda quadra alternata a bassa ampiezza (30 V) e bassa frequenza (0,5 Hz), priva di componente continua (vedere figura 1).
Misurando la corrente che attraversa il liquido si determinano la capacità C e la conduttanza G; i valori di permittività relativa εr e di conducibilità σ si ricavano dalle equazioni seguenti
εr = C/Co
σ = εo.G/Co
Il fattore di dissipazione tanδ derivato, per una data frequenza f, si determina con l'equazione seguente:
tanδ = G/C-2
Per la determinazione della conducibilità o di tanδ il metodo dell'onda quadra alternata è molto più sensibile del metodo a ponte. Consente di determinare conducibilità fino a 0,01 pS/m e valori di tanδ fino a 10-6 (a 50 Hz). Questa elevata sensibilità permette di misurare conducibilità e tanδ a basse temperature, per cui la caratterizzazione dei liquidi a temperatura ambiente può essere eseguita in sicurezza.
Cella di prova
L'impiego di una tensione di eccitazione a onda quadra con un'ampiezza di soli ±30 V consente di realizzare una cella di prova dal progetto semplice, facile da usare e da pulire. La cella di prova del TAND220A è composta da due sole parti: un contenitore e una parte attiva. Nel recipiente, anch'esso in acciaio inossidabile, sono installati due elettrodi coassiali in acciaio inossidabile. Il recipiente porta inoltre due connettori BNC collegati ai due elettrodi. Gli elettrodi hanno una superficie pulita e lucidata. Recipiente e parte attiva si puliscono secondo le procedure descritte nell'appendice A. Lo smontaggio della parte attiva per la pulizia non è possibile né necessario.
La quantità di liquido necessaria per la prova è di 210 ml. Per raggiungerla si riempie il recipiente di liquido fino a 23 mm dall'estremità.
La temperatura del liquido si determina inserendo un termometro elettronico nel recipiente attraverso il foro presente nel coperchio.
Applicazione
Un'applicazione tipica del TAND220A è il controllo di qualità dell'olio minerale impiegato come fluido dielettrico in apparecchiature di alta tensione quali trasformatori di potenza o di misura, condensatori, terminali, ecc.
Diversi studi hanno dimostrato che la conducibilità dell'olio è influenzata dalle impurità e dai componenti ionici introdotti nell'olio o formatisi al suo interno. La conducibilità caratterizza quindi bene la qualità dell'olio. È stato invece dimostrato che l'umidità dissolta nell'olio non influisce in modo significativo sulla conducibilità. I valori di conducibilità a temperatura ambiente riportati di seguito sono tipici in funzione dell'utilizzo:
- Olio nuovo (qualità di laboratorio) ≤ 0,05 pS/m
- Olio nuovo (qualità industriale) 0,05...0,1 pS/m
- Olio poco usato in buone condizioni 0,1...1,0 pS/m
- Olio mediamente usato in condizioni accettabili 1,0...5,0 pS/m
- Olio molto usato in cattive condizioni > 5,0 pS/m
Specifiche tecniche
Campo di misura della conducibilità | 10-14 ... 2'10-8 S/m in quattro campi |
Incertezza delle misure di conducibilità | ±1 digit ±1 % della lettura |
Campo di misura della permittività relativa | fino a 5,00 |
Risoluzione della misura di permittività | 0,001 per permittività relativa fino a 1,999 |
Incertezza delle misure di permittività | ±1 digit ±0,2 % della lettura |
Frequenza della tensione di misura | 0,5 Hz |
Campo della tensione di misura | ±30 V onda quadra senza componente continua |
Uscite analogiche | 2 V da 0 a 100 %. |
Peso | 2,6 kg |
Dimensioni (larghezza ' profondità ' altezza in mm) | 260 ´ 283 ´ 115 |
Alimentazione in campo | quattro batterie AA |
Alimentazione in laboratorio | 100 ... 240 Vac 50/60 Hz |
Temperatura di funzionamento | 0¼35°C |
Recipiente | |
Quantità di liquido necessaria | 210 ml |
Capacità a vuoto | ≈ 60 pF |
Deriva della capacità con la temperatura | < 50 ppm/°C |
Distanza tra gli elettrodi | 1,5 mm |
Misura della temperatura | termometro elettronico |
Peso | 1,2 kg |
Dimensioni (altezza ' diametro in mm) | 125 ´ 82 |
Tabella 1: strumento di misura elettronico | |
Accessori opzionali
Z1 Riscaldatore per recipiente Lo strumento porta i campioni a 90 °C ± 0,1 °C e ne mantiene la temperatura, per eseguire la misura in conformità alla norma IEC. | Z2 Recipiente per misura in continuo Il recipiente per la misura in continuo di tanδ in un circuito d'olio, come quello di un impianto di trattamento dell'olio. La sonda per la misura in continuo va installata all'uscita di un circuito d'olio, a valle della pompa. Una determinata portata di olio attraversa la sonda di misura in continuo di tanδ. |
Dati principali del TAND220A
- Metodo di misura: il TAND220A è conforme a IEC 61620 ed eccita il liquido con un'onda quadra alternata di ±30 V e 0,5 Hz senza componente continua; dalla corrente ricava capacità e conduttanza e da queste la permittività relativa, la conducibilità e tanδ.
- Conducibilità: da 0,01 a 20.000 pS/m (da 10−14 a 2 × 10−8 S/m) in quattro campi, con un'incertezza di ±1 digit ±1 % della lettura.
- tanδ e permittività: tanδ fino a 10−6 (a 50 Hz); permittività relativa fino a 5,00, con risoluzione di 0,001 fino a 1,999 e incertezza di ±1 digit ±0,2 % della lettura.
- Diagnosi dell'olio: conducibilità tipiche a temperatura ambiente di ≤ 0,05 pS/m per olio nuovo di qualità da laboratorio, 0,05-0,1 pS/m per olio nuovo industriale, 0,1-1,0 pS/m se poco usato, 1,0-5,0 pS/m se mediamente usato e oltre 5,0 pS/m se molto usato; l'umidità dissolta non ha un'influenza significativa.
- Cella di prova: 210 ml di campione, due elettrodi coassiali in acciaio inossidabile lucidato a 1,5 mm di distanza, capacità a vuoto ≈ 60 pF, deriva con la temperatura inferiore a 50 ppm/°C e connettori BNC; 1,2 kg e 125 × 82 mm (altezza × diametro), con termometro elettronico inserito dal foro del coperchio.
- Opzioni: Z1, riscaldatore che mantiene il campione a 90 °C ± 0,1 °C per misurare secondo la norma IEC, e Z2, recipiente per la misura in continuo di tanδ in un circuito d'olio, installato all'uscita della pompa, per esempio in un impianto di trattamento.
- Strumento: 2,6 kg e 260 × 283 × 115 mm, alimentazione con quattro batterie AA in campo o a 100-240 V CA, 50/60 Hz, in laboratorio, uscita analogica di 2 V per 0-100 % e funzionamento da 0 a 35 °C.
Domande frequenti
Quale conducibilità indica che l'olio di un trasformatore è degradato?
Come riferimento a temperatura ambiente, l'olio nuovo di qualità da laboratorio resta a ≤ 0,05 pS/m, quello nuovo industriale a 0,05-0,1 pS/m, quello poco usato a 0,1-1,0 pS/m, quello mediamente usato a 1,0-5,0 pS/m e quello molto usato in cattive condizioni supera 5,0 pS/m. Il TAND220A misura da 0,01 a 20.000 pS/m e copre quindi l'intero intervallo con ±1 digit ±1 % della lettura.
Il TAND220A si può usare in campo o per misure in continuo?
Sì. Il TAND220A pesa 2,6 kg e funziona con quattro batterie AA in campo o a 100-240 V CA in laboratorio. Con l'opzione Z2, un recipiente installato all'uscita della pompa di un circuito d'olio, come quello di un impianto di trattamento, misura tanδ in continuo.
