Secondo la norma IEC 60270 le scariche parziali sono scariche dielettriche localizzate in una zona circoscritta di un sistema di isolamento dielettrico. Il sistema di isolamento elettrico è sottoposto alla sollecitazione della tensione e le scariche parziali degradano l'isolamento di un trasformatore, fino a provocarne il guasto.
È importante eseguire misure diagnostiche di scariche parziali, per rilevare le scariche già nelle loro fasi iniziali e per localizzarne l'origine.
La scarica parziale è accompagnata da diversi fenomeni e il metodo di rilevamento delle PD può sfruttare uno qualsiasi di essi: la luce emessa, l'interferenza elettromagnetica (EMI), la generazione acustica, il comportamento dielettrico, la reazione chimica o gli impulsi elettrici.
Rilevamento acustico
Le PD possono essere accompagnate dalla generazione di suono. L'onda acustica è dovuta all'espansione dei gas nelle vicinanze della scarica e il segnale acustico può essere rilevato con trasduttori piezoelettrici. Le frequenze principali impiegate per il rilevamento acustico vanno da 20 kHz a 100 kHz.
Il vantaggio del rilevamento acustico è l'immunità alle interferenze elettriche. Tale immunità non significa che nell'ambiente non sia presente rumore acustico: il rumore acustico può esserci, ma non influisce sulla misura.
Le caratteristiche principali di questo metodo di misura si riassumono come segue:
- È un metodo di misura non invasivo.
- Consente di rilevare il tracking superficiale.
- Consente di rilevare componenti allentati.
- Consente di rilevare schermi elettrici flottanti o altri componenti.
- Consente di rilevare problemi di natura non elettrica, come le perdite di pressione.
- Consente di rilevare scariche parziali in più componenti.
Rilevamento elettrico
Se una scarica parziale si produce nell'isolamento fase-terra di un componente dell'impianto di alta tensione, per esempio un quadro metallico blindato, una piccola quantità di carica elettrica viene trasferita dal conduttore in alta tensione al rivestimento metallico collegato a terra.
Poiché il quadro è messo a terra tramite un conduttore, è possibile misurare la corrente che percorre tale conduttore con un trasformatore di corrente ad alta frequenza (HFCT), che è un sensore ad accoppiamento induttivo.
Le tensioni transitorie di terra (TEV, transient earth voltages) sono picchi di tensione indotti sulla superficie della carpenteria metallica circostante. Le TEV si producono perché la scarica parziale genera picchi di corrente nel conduttore e una piccola parte di questa energia viene trasferita al rivestimento metallico collegato a terra.
Gli impulsi TEV sono costituiti da componenti ad alta frequenza e, per tali componenti, la carpenteria metallica collegata a terra presenta un'impedenza verso terra non trascurabile. Si generano quindi picchi di tensione, che rimangono sulla superficie interna delle strutture metalliche circostanti, a una profondità di circa 0,5 µm nell'acciaio a 100 MHz. Questa corrente ad alta frequenza si richiude sulla superficie esterna, perché nella carpenteria metallica è presente una discontinuità elettrica.
L'ampiezza della TEV è funzione dell'ampiezza della scarica e dell'attenuazione del percorso di propagazione. L'attenuazione del percorso di propagazione dipende a sua volta dalla struttura interna dell'apparecchiatura di manovra.
Rilevamento con il metodo EMI
La scarica parziale emette onde elettromagnetiche. L'EMI può essere captata da un'antenna e convertita, in funzione della sua potenza, in un valore in dB.
Rilevamento chimico
Questo metodo si applica ai trasformatori mediante l'analisi dei gas disciolti (DGA). È utilizzabile anche nelle apparecchiature isolate in gas (GIS), dove si può ricorrere all'analisi e al rilevamento dei componenti del gas SF6.
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