Rilevamento di scariche parziali
Le scariche parziali
In elettrotecnica una scarica parziale è un cedimento molto localizzato della rigidità dielettrica di un isolamento liquido o solido. A differenza dell'effetto corona, che si manifesta sui conduttori o sulle apparecchiature aeree in forma più o meno stabile, le scariche parziali hanno natura assai più sporadica.
Meccanismo delle scariche
Le scariche parziali si innescano di norma in vacuoli, cricche o elementi estranei presenti nell'isolamento solido, nelle interfacce tra isolamento solido e liquido (o tra due materiali isolanti), tra conduttore e isolamento oppure nelle bolle presenti in un isolamento liquido. Le scariche parziali riducono la distanza tra elementi in tensione, ma solo nella porzione di isolamento interessata.
Nei materiali isolanti le scariche parziali si innescano solitamente in cavità riempite di gas all'interno del dielettrico. Poiché la costante dielettrica del vacuolo è nettamente inferiore a quella del materiale isolante, il campo elettrico nel vacuolo è più intenso che a distanze analoghe all'interno del materiale. Se la tensione per metro nel vacuolo supera la soglia di tensione di corona, le scariche parziali diventano attive.
Una volta innescate le scariche parziali si verifica un degrado progressivo dei materiali isolanti, che può portare infine al cedimento dell'isolamento. Le scariche parziali si prevengono con una progettazione accurata e materiali di qualità. Nelle apparecchiature in alta tensione l'integrità dell'isolamento si verifica con apparecchiature per il rilevamento delle scariche parziali, sia durante il processo produttivo sia periodicamente nel corso della vita delle unità. Prevenzione e rilevamento delle scariche parziali sono determinanti per garantire un funzionamento lungo e affidabile delle apparecchiature di rete in alta tensione.
Circuito equivalente delle scariche parziali
Il circuito equivalente di un dielettrico con una cavità può essere modellato come un divisore di tensione capacitivo in parallelo a un altro condensatore. Il condensatore superiore del divisore rappresenta il parallelo delle capacità in serie con la cavità, quello inferiore rappresenta la capacità del vacuolo. Il condensatore in parallelo rappresenta la capacità residua non interessata dalla cavità.
Correnti di scarica parziale
All'innesco dell'attività di scarica parziale compaiono impulsi transitori di corrente ad alta frequenza, con durata compresa tra nanosecondi e microsecondi, che si ripresentano in modo ripetitivo. Le correnti di scarica parziale sono difficili da misurare per la loro piccola ampiezza e brevissima durata. L'evento può essere rilevato come una minima variazione della corrente assorbita dall'apparecchiatura in prova. Un altro metodo di misura consiste nell'inserire una resistenza in serie all'apparecchiatura in prova e analizzarne la caduta di tensione con un oscilloscopio.
Carica elettrica apparente
L'effettiva variazione di carica che si produce durante una scarica parziale non è misurabile direttamente: si ricorre al concetto di carica apparente. La carica apparente (q) di un evento di scarica parziale non rappresenta la carica reale dell'apparecchiatura, ma la variazione di carica che, se applicata tra i morsetti dell'apparecchiatura in prova, produrrebbe una variazione di tensione equivalente all'evento di scarica. Matematicamente può essere modellata dall'equazione:
La carica elettrica apparente si misura di norma in picocoulomb (pC).
Apparecchiature per la misura delle scariche parziali
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