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SISTEMA DI PROVA DELLA RESISTENZA ALLA TENSIONE DEI CAVI
Apparecchiature per il collaudo di cavi ad alta tensione per cavi di alimentazione XLPE — DEMIKS
Un unico programma integrato di test per cavi: risonanza in serie a frequenza variabile in corrente alternata per la tensione di tenuta, rilevamento di scariche parziali a corrente pulsata fino a ≤0.5 pc, generatori di impulsi di fulmine e di commutazione fino a 1500 kV e test di rigidità dielettrica in corrente continua ad alta frequenza per l'integrità della guaina. Realizzato in conformità alle norme IEC 60840, IEC 62067, IEC 60502, IEC 60270, IEEE 400.2-2024 e GB/T 12706, e fornito a produttori di cavi XLPE e laboratori di alta tensione da 6 kV a 500 kV e oltre.
RIEPILOGO DELLA SOLUZIONE
Gamma di tensione 6-500 kV + (XLPE, EPR e isolamento in carta)
Sottosistemi: Risonanza CA, rivelatore PD, generatore di impulsi, ipertensione CC
Sensibilità della scarica parziale a 0.5 pC (per confronto con il requisito di prova di tipo IEC 60270 di 5 pC)
Alimentazione CA a frequenza variabile 20-300 Hz, 10-5000 kVA con THD dell'1%.
Picco di impulso fino a 1500 kV (1.2/50 s LI, 250/2500 s SI)
Norme IEC 60840, 62067, 60502, 60270, 60060-1/-2, IEEE 400.2-2024, GB/T 12706
Perché un singolo tester non è sufficiente a qualificare una linea di produzione di cavi XLPE
TUTTI I RUOLI
Quando un cavo XLPE esce dalla fabbrica, deve resistere a tre regimi elettrici: la sollecitazione costante di corrente alternata (CA) sul conduttore e sul dielettrico, gli impulsi di fulmine e di commutazione che lo attraversano e, eventualmente, le scariche parziali emesse da eventuali imperfezioni nell'isolamento polimerico a seguito dei processi di estrusione o polimerizzazione. Sebbene ciascuno di questi regimi richieda una metodologia di prova diversa (la tensione di tenuta in CA viene caratterizzata in regime stazionario, gli impulsi di fulmine e di commutazione in regime transitorio e le scariche parziali in campo elettrico variabile), un singolo strumento di prova per cavi in grado di coprire completamente ciascuno di essi è irrealistico. Pertanto, un trasformatore a frequenza di rete può soddisfare i requisiti di prova di tenuta in CA su un conduttore e un dielettrico a 6-30 kV, ma oltre i 110 kV circa, tale configurazione potrebbe sovraccaricare l'impianto elettrico di una struttura. Un'unità di prova per cavi a bassissima frequenza (VLF) a 0.1 Hz può essere utile nelle operazioni in loco delle aziende elettriche, ma non simula la carica reale dell'isolamento polimerico. Come affermato più volte dagli utenti di Eng-Tips, la lettura di un Megger per un cavo di media tensione non fornisce una validazione sufficiente. In effetti, qualsiasi cavo ad alta tensione prodotto oggi che venga semplicemente sottoposto a un test di rigidità dielettrica sul suo conduttore senza considerare le sollecitazioni elettriche reali non dovrebbe essere utilizzato in una rete elettrica; e un ragionamento simile si può fare riguardo all'esecuzione di una singola diagnosi di manutenzione predittiva annuale.
Gli standard che i clienti effettivamente utilizzano per i loro acquisti concordano. La norma IEC 60840 definisce la sequenza di prova di tipo, campione e di routine per i cavi nella gamma 30-150 kV; la norma IEC 62067 interviene per tensioni superiori a 150 kV e richiede un'ora intera di tensione di tenuta in corrente alternata durante la prova di tipo; la norma IEC 60502 copre la linea di prodotti da 1 a 30 kV e la norma IEC 60270 disciplina la calibrazione della misurazione delle scariche parziali. Ciascuno di questi documenti abbina la prova di tenuta in corrente alternata a una misurazione delle scariche parziali ad alta tensione, e poi di nuovo a U0, e considera la resistenza di isolamento e la corrente di dispersione come misurazioni di routine di supporto, non come sostitutive. Nessuno di questi requisiti può essere soddisfatto da un singolo strumento o da una diagnostica offline effettuata una volta all'anno. Un produttore di cavi che desidera rilevare un difetto di fabbricazione prima che il cavo esca dalla bobina, e un'azienda elettrica che desidera un rilevamento precoce del degrado prima di dover immettere il cavo nella rete, necessita dell'intera sequenza di prove. Questo è il motivo per cui DEMIKS vende un programma di test per cavi anziché un singolo tester di rigidità dielettrica, ed è l'argomento di questa pagina.
Gamma di sistemi di test per cavi DEMIKS
1. Tensione di tenuta CA — Risonanza in serie a frequenza variabile
Sistema di prova risonante in corrente alternata a frequenza variabile che, come da figura X164 della norma IEC 60840-2011, è costituito da un convertitore di frequenza, un trasformatore di eccitazione, un reattore ad alta tensione e un divisore di tensione capacitivo. Questo sistema offre una tenuta in corrente alternata da 50 a 500 kV, con una capacità fino a 5000 kVA a una frequenza di sintonizzazione da 20 a 300 Hz, richiedendo quindi circa il 10% della potenza nominale di un equivalente basato su trasformatore a 50/60 Hz. Con una distorsione armonica totale inferiore all'1%, la forma d'onda di uscita può supportare un segnale a bassa scarica parziale (PD) molto pulito per caratterizzare accuratamente il comportamento delle scariche parziali secondo le norme IEC 60840-2011 / IEC 62067:2011 su cavi XLPE superiori a 110 kV e con lunghezze di prova elevate (> 1 km).
2. Rivelatore di scariche parziali — Corrente pulsata + ultrasuoni
Rivelatore di scariche parziali (PD) con modalità di misurazione della corrente pulsata conforme alla norma IEC 60270 tramite condensatori di accoppiamento e impedenze di misura; campo di rilevamento da 0.1 a 10,000 pC con una sensibilità molto elevata di 0.5 pC all'interno della camera di prova ben schermata, più che sufficiente per i requisiti di prova di tipo IEC 60840. L'analisi sincrona di tensione, corrente, fase e impulsi PD consente di distinguere tra scariche parziali in corrispondenza di vuoti interni dell'isolamento e scariche superficiali, e di individuare l'origine del guasto dielettrico nell'isolamento. Per una localizzazione precisa in giunzioni di cavi, connettori e guaine isolanti (durante i test di produzione o nell'indagine e analisi dei guasti in loco), è possibile utilizzare un sensore a ultrasuoni supplementare (frequenza 20-200 kHz) per una localizzazione precisa dei difetti e una stima delle loro dimensioni.
3. Generatore di tensione impulsiva — Fulmini e manovre di commutazione
Generatore di impulsi multistadio ad alta tensione, composto da alimentatore di carica, condensatori di accumulo di energia, sistema di controllo dell'innesco, resistori di formatura d'onda e dispositivo di misura; spinterometro integrato; eroga impulsi di fulmine fino a 1500 kV di picco con forma d'onda standard secondo la norma IEC 60060-1, mentre una forma d'onda di 250/2500 µsec può fornire un impulso di commutazione fino a 1000 kV di picco. Sono disponibili, su richiesta, test con onda modulata da fulmine fino a test di tipo ad altissima tensione, al fine di verificare la resistenza del cavo a sollecitazioni di commutazione transitorie con forme d'onda non contemplate dalla definizione standard.
4. Tester di rigidità dielettrica CC - Tipo a commutazione ad alta frequenza
Generatore di corrente continua a commutazione ad alta frequenza (HFS) da 0-500 kV CC, fino a 500 mA. Con un fattore di ondulazione inferiore all'1%, ben al di sotto del normale <3% dei raddrizzatori standard a stack di silicio, questo set, insieme a un tester di resistenza di isolamento di precisione e a un regolatore di tensione automatico, può rappresentare la soluzione completa per i test di integrità della guaina dei cavi XLPE (questo è il loro metodo standard), nonché per i classici test HVDC e di tenuta diagnostica su vecchi sistemi di media tensione con isolamento in carta e relativi accessori per cavi. La corrente continua non è un mezzo standard per la valutazione diretta dell'isolamento dei cavi nei moderni cavi XLPE, poiché gli standard di gestione dell'energia elettrica di IEE e IEC privilegiano la corrente alternata, ma è stata e continua ad essere un importante strumento diagnostico economico per l'integrità della guaina dei cavi e per la valutazione della vita residua dei vecchi cavi carta/olio.
Matrice decisionale del sistema di test dei cavi
| Applicazione del cavo | Classe di tensione | Sottosistema primario | Accompagnatore richiesto | Riferimento al fratello Demiks |
|---|---|---|---|---|
| test di routine in fabbrica dei cavi MT | 6–35 kV | Resistenza alla corrente alternata a frequenza di rete o a media frequenza | Rivelatore PD a corrente pulsata | sistema di prova di risonanza CA |
| Tipo di cavo AT / test del campione | 35–150 kV | Risonanza in serie a frequenza variabile | Rivelatore di scariche elettriche a impulsi + generatore di impulsi di fulmine | Sistema di prova della tensione impulsiva |
| Test di tipo di cavo EHV | 220–500 kV+ | Risonanza in serie a frequenza variabile, 5000 kVA | PD + impulso di fulmine + impulso di commutazione | sistema di misura AT |
| Test del cavo/guaina HVDC | 35–500 kV | Interruttore di sovratensione CC ad alta frequenza | Rivelatore PD (opzionale) | Sistema di test HVDC |
| Messa in servizio sul campo / diagnosi dei guasti | ≤69 kV secondo IEEE 400.2 | Risonanza CA mobile compatta o VLF (di terze parti) | PD a ultrasuoni per la localizzazione articolare + TDR | Variante mobile del sistema di risonanza |
La selezione sopra riportata corrisponde alle prove di tipo, campione e di routine secondo le norme IEC 60840 e IEC 62067. Ogni sottosistema è dotato di una propria catena di misura: un divisore capacitivo a basso smorzamento per impulsi, un divisore capacitivo più un voltmetro di picco per corrente alternata, un condensatore di accoppiamento per scariche parziali, calibrato secondo le norme IEC 60060-2 e IEC 61083, in modo che il fattore di scala e l'incertezza siano documentati fin dal primo giorno.
Non sai quale combinazione sia compatibile con la classe di tensione del tuo cavo e la tua postazione di prova?
Confronto tra metodi di risonanza a frequenza variabile, frequenza di rete, VLF e Hipot in corrente continua.
La domanda sbagliata è quale test di rigidità dielettrica per cavi costi meno. Quella giusta è quale metodo corrisponda al cavo in prova e allo standard che il cliente sta applicando. L'accettazione da parte del produttore di cavi si basa sullo standard IEC, la messa in servizio da parte delle aziende elettriche spesso si basa sullo standard IEEE 400.2 e una scelta errata non solo comporta una perdita di capitale, ma può anche danneggiare il cavo. I quattro metodi di fornitura vengono confrontati in base a parametri che influenzano la decisione di acquisto, non in base a un elenco di caratteristiche.
| Fattore di selezione | Frequenza di alimentazione 50/60 Hz | Risonanza a frequenza variabile 20–300 Hz | VLF 0.1 Hz | tensione CC |
|---|---|---|---|---|
| Riconosciuto da | Prova di tipo IEC 60840 / 62067 | Prova di tipo IEC 60840 / 62067 | IEEE 400.2-2024 (campo, ≤69 kV) | IEC 60229 (guaina), MV legacy |
| Classe di tensione | Limite pratico ≤110 kV | a 500 kV+ | ≤69 kV | fino a 500 kV (guaina, MV) |
| Capacità di alimentazione rispetto al cavo C·V²·f | completo P = 2π f C V² | Circa 1/10 di 50/60 Hz | Circa 1/600 di 50/60 Hz | molto bassa (CC, nessuna corrente capacitiva) |
| Sicuro su isolamento in XLPE | sì | sì | sì | Non raccomandato (inietta una carica spaziale) |
| compatibilità della misurazione PD | richiede un trasformatore molto pulito | eccellente, THD ≤1% | modello PD a bassa frequenza e maschere limitate | no (DC sopprime l'attività PD) |
| Impronta e trasporto | grande, pesante (trasformatore immerso in olio) | modulare, trasportabile su strada | portatile | moderata |
| Livello di capitale tipico | moderata | superiore (metodo premium) | Basso | Basso |
| Il più adatto | routine di fabbrica di cavi MT | Test di tipo industriale HV/EHV, cavi lunghi, lavoro a bassa PD | Accettazione sul campo del cavo MT installato | guaina, isolamento in carta tradizionale |
NOTA DI INGEGNERIA — LA FISICA CHE DECIDE LA QUESTIONE DEL CAPITALE
La potenza che una sorgente di prova deve erogare in un cavo è proporzionale alla frequenza, alla capacità e al quadrato della tensione: P è uguale a 2π f C V². Abbassando la frequenza da 60 Hz a 0.1 Hz, la richiesta di alimentazione sullo stesso cavo si riduce di un fattore 600, ed è proprio per questo che i tester VLF sono montati su un piccolo rimorchio. Abbassandola a 30-300 Hz con un reattore sintonizzato in serie, la richiesta si riduce di un ordine di grandezza, mentre la forma d'onda rimane sufficientemente vicina alla frequenza di esercizio per soddisfare le norme IEC 60840 e IEC 62067: questo è il compromesso della risonanza a frequenza variabile. Il motivo per cui i sistemi a frequenza industriale superiori a 110 kV diventano impraticabili non è la tecnologia, ma la potenza nominale in kVA richiesta a 50/60 Hz con la piena capacità del cavo. La corrente continua (CC) evita completamente il problema della corrente capacitiva, ma il prezzo da pagare è che lo stress in CC sull'isolamento in XLPE inietta cariche spaziali che persistono anche dopo la fine del test. La ricerca e le guide sul campo dell'IEEE hanno orientato i moderni programmi di collaudo dei cavi ad abbandonare la corrente continua come metodo primario di prova di tenuta per i cavi con isolamento in polimero, riservandola al test di tenuta dielettrica della guaina del cavo, alla verifica della sicurezza elettrica degli accessori e alla tenuta dielettrica dei circuiti tradizionali con isolamento in carta.
Se si effettuano le misurazioni sulla propria linea di cavi, la matrice di solito si stabilizza da sola. Un impianto di media tensione da 6 kV a 35 kV si basa su corrente alternata a frequenza industriale o media per i test di routine e aggiunge scariche parziali a impulsi; un impianto da 110 a 500 kV o un laboratorio di terze parti si basa sulla risonanza in serie a frequenza variabile con scariche parziali sincronizzate con la sorgente di corrente alternata e un generatore di impulsi per i test di tipo; un team di collaudo di un'azienda elettrica utilizza la bassa frequenza variabile per i cavi installati fino a 69 kV e ricorre alla risonanza in corrente alternata solo quando il sistema di cavi è più lungo o a tensione più elevata. La corrente continua rimane sulla guaina e sui circuiti preesistenti: è uno strumento utile, non lo strumento di collaudo primario del cavo. Anche le baie dei quadri elettrici delle sottostazioni che prelevano i loro alimentatori dallo stesso cavo beneficiano della valutazione delle condizioni delle scariche parziali, poiché una scarica precoce rilevata alla terminazione del cavo è spesso il primo segnale affidabile della necessità di un'interruzione offline prima che si verifichi un'interruzione forzata spontaneamente.
Risultati del sistema di test dei cavi: dalle linee di routine in media tensione ai test di tipo ad altissima tensione a 500 kV.
Casi che dimostrano dove il programma a quattro sottosistemi potrebbe essere implementato nelle operazioni di una fabbrica di cavi, negli ambienti di laboratorio delle aziende di servizi pubblici, ecc., evidenziando per ciascuno i test specifici, gli standard e i vantaggi importanti per i team di gestione o di collaudo degli impianti di cavi che investono nelle apparecchiature.
Linee di produzione XLPE da 6–35 kV — tenuta in corrente alternata a frequenza industriale + scariche parziali a corrente pulsata
Una linea di produzione di cavi MT, che deve spedire ogni bobina dopo l'estrusione, necessita di cicli di prova brevi. Il test di tenuta in corrente alternata a frequenza industriale viene eseguito a circa 2.5-3.5 volte U0 per cinque minuti secondo la norma IEC 60502-2, in combinazione con il rilevatore di scariche parziali (PD) a corrente impulsiva ad alta tensione sullo stesso circuito e conduttore condiviso. Con la sorgente CA pre-tarata sulla lunghezza di produzione e il rilevatore di PD in grado di rilevare scariche parziali ≤0.5 pC, la sequenza di routine si completa in meno di dieci minuti per bobina, il che è in linea con la produttività dell'estrusione. La configurazione del test segue la pratica di calibrazione IEC 17025: l'impostazione di intervento della corrente è configurata in base alla capacità del dispositivo in prova, la messa a terra di sicurezza e la messa a terra di terra sono collegate prima della chiusura dell'isolatore CC ad alta tensione e l'interblocco di sicurezza verifica lo stato della porta prima che la tensione aumenti. Per gli accessori di classe 15 kV e 1 kV (terminazioni, giunti, accoppiamenti per quadri elettrici interni) la tensione di esercizio varia, ma la topologia del circuito e i test di rigidità dielettrica in CA e CC rimangono invariati. I moderni tester di rigidità dielettrica gestiscono l'impostazione della corrente, il valore target della rigidità dielettrica e il valore di resistenza tramite un'unica interfaccia operatore, anziché tramite tre manopole rotanti.
Sistema di cavi da 110–220 kV — risonanza a frequenza variabile + scarica parziale + impulso di fulmine
Un sistema di cavi da 110 kV o 220 kV che supera una sequenza di prova di tipo IEC 60840 necessita di tre alimentazioni distinte: la tensione di tenuta CA sull'isolamento principale per 30 minuti alla tensione di prova prescritta, la misurazione delle scariche parziali a tensione elevata con sensibilità ≤5 pC e la prova di impulso di fulmine con la forma d'onda standard 1.2/50 μs – tre profili di tensione di alta rigidità dielettrica in un unico alloggiamento. La risonanza a frequenza variabile gestisce il carico CA con un decimo della potenza che un trasformatore a 50/60 Hz assorbirebbe alla stessa classe di tensione, e l'elevata resistenza dell'isolamento in prova, combinata con il basso flusso di corrente attraverso il pacco di condensatori, mantiene le dimensioni della sorgente gestibili. Il rilevatore di scariche parziali a corrente pulsata si sincronizza con la frequenza di risonanza e riporta un pattern risolto in fase che rivela i precursori della scarica dell'isolamento prima che si propaghino. Il generatore di impulsi funziona separatamente su un proprio divisore capacitivo a basso smorzamento caratterizzato, con i tester ad alta tensione e la catena di misura calibrati come un unico sistema di misura approvato. Il vantaggio di avere un unico fornitore per tutti e tre è l'approvvigionamento: un unico sistema di sicurezza, un unico attestato di formazione per gli operatori, un unico ufficio di assistenza in garanzia.
Cavo lungo XLPE da 400–500 kV — Resistenza alla corrente alternata di un'ora secondo IEC 62067 + scariche parziali estremamente basse
I cavi con tensione superiore a 150 kV passano alla norma IEC 62067 e la tensione di tenuta in corrente alternata durante la prova di tipo si estende a un'ora intera. Un sistema di risonanza a frequenza variabile da 5000 kVA esegue tale prova su lunghi tratti di produzione di cavi XLPE e nelle baie di collaudo per le giunzioni dei cavi sottomarini. Il livello di rumore di fondo dovuto alle scariche parziali (PD) è più importante in questo caso rispetto alla media tensione: le specifiche delle aziende elettriche richiedono di norma valori inferiori a 5 pc alle alte tensioni e la baia di prova è schermata per portare il rumore del sistema di misura entro tale intervallo. Anche i test di isolamento in questa classe di tensione tengono conto dell'ambiente: umidità, contaminazione e scariche corona da componenti con spigoli vivi possono aumentare il livello di rumore di fondo e mascherare un difetto reale, quindi la disposizione della baia, gli anelli di classificazione e il controllo dell'umidità sono importanti quanto il reattore di risonanza stesso. I test di fulmini e impulsi di commutazione sullo stesso cavo utilizzano il sottosistema di impulsi con misurazione a partitore capacitivo a basso smorzamento secondo la norma IEC 61083-2, lo stesso approccio utilizzato nei laboratori di prova ad alta tensione del settore aerospaziale e della difesa, dove affidabilità e tracciabilità determinano la certificazione.
Costo totale di proprietà (TCO) del programma di test dei cavi: un quadro di riferimento, non un prezzo di catalogo.
L'acquisto di una funzionalità di test per la vostra linea di cavi non si limita al solo prezzo di un tester; comprende i costi e i benefici associati all'installazione di una postazione di test integrata in loco o a valle delle vostre linee di produzione. Il calcolo del costo totale di proprietà (TCO) riportato in questa tabella confronta la proposta di valore di un programma di test a quattro sottosistemi DEMIKS con l'acquisto e la gestione di tre o quattro tester forniti separatamente per l'intero ciclo di vita del prodotto.
Investimento di capitale (Livello 1 / 2 / 3)
Richiedi un preventivo per fascia di prezzo in base alla classe di tensione, alla potenza nominale in kVA CA e al target di sensibilità PD: la postazione di prova cavi si trova in una fascia di prezzo diversa rispetto a una singola unità VLF e la fascia è determinata dalla classe di cavo più elevata che la postazione deve qualificare, non da quella più economica.
Manutenzione e calibrazione
Un unico fornitore si occupa della sorgente CA, del rilevatore di scariche parziali, del generatore di impulsi e del test di rigidità dielettrica CC in un unico ciclo di calibrazione e con un unico programma di garanzia. I report sul campo nel settore indicano in genere che una postazione di prova con un unico fornitore richiede una frazione delle ore di ricalibrazione e assistenza rispetto a una postazione con fornitori diversi, sebbene i rapporti esatti varino in base all'utilizzo.
Velocità di trasmissione dei cavi
La risonanza a frequenza variabile si ricalibra automaticamente tra i pezzi di prova anziché ricostruire un set di trasformatori a 50/60 Hz, eliminando così i tempi morti tra le bobine su una linea di produzione standard e tra le fasi di un test di tipo.
Valore di rilevamento del difetto
La sensibilità PD di 0.5 pC rileva vuoti e contaminazioni che un rilevatore da campo da 100-300 pC non rileverebbe; il valore di un rilevamento precoce risiede nel lotto di cavi che non viene spedito e non si guasta in servizio.
Conformità garantita per il futuro
La norma IEEE 400.2-2024 ha aggiunto i calcoli di stabilità Tan Delta a 0.5U0 e ha rivisto i criteri di accettazione per i cavi invecchiati. La norma IEC 62067 ha raggiunto la sua edizione 2022. Un sistema modulare si aggiorna ai nuovi standard tramite aggiornamenti del firmware e delle procedure, anziché tramite la sostituzione delle apparecchiature.
Conformità agli standard: IEC 60840, IEC 62067, IEC 60502, IEC 60270, IEEE 400.2-2024, GB/T 12706
Gli standard di collaudo dei cavi sono il criterio di acquisto: un sistema che non si conformi chiaramente alle clausole IEC e IEEE non supererà la valutazione tecnica. Di seguito è riportato un elenco che associa ciascun sottosistema al documento di riferimento, alla clausola pertinente e al metodo utilizzato da DEMIKS per garantirne la conformità.
IEC 60840: 2020.
Cavi di alimentazione da 30 kV a 150 kV. Test di tenuta in corrente alternata, misurazione delle scariche parziali, campioni e sequenze di test di routine. I sottosistemi di risonanza a frequenza variabile e di scariche parziali a corrente pulsata sono caratterizzati per soddisfare le tensioni di prova e le sensibilità alle scariche parziali di questa norma.
IEC 62067: 2022.
Cavi di alimentazione superiori a 150 kV fino a 500 kV. Prova di tenuta in corrente alternata di un'ora per la prova di tipo, misurazione delle scariche parziali a U0 e ad alta tensione. Il sistema di risonanza a frequenza variabile da 5000 kVA è dimensionato per questo impiego.
IEC 60502-1/-2.
Cavi di alimentazione con isolamento estruso da 1 kV a 30 kV. Sequenze di prova di routine, a campione e di tipo per la linea di cavi MT — coppie con sorgente CA a frequenza industriale o a media frequenza.
IEC 60270.
Tecnica di prova ad alta tensione: misurazioni di scariche parziali. Topologia del condensatore di accoppiamento, carica apparente in pc, calibrazione dell'impedenza di misura e verifica della sensibilità.
IEC 60060.
Tecniche generali di prova ad alta tensione e sistemi di misura ad alta tensione. Caratterizzazione del fattore di scala e incertezza per le catene di misura in corrente alternata, continua e impulsiva.
IEC 61083.
Strumenti e software per impulsi. Valutazione del tempo di fronte, della tensione di picco e dei parametri della forma d'onda per impulsi da fulmine e di commutazione nella postazione di prova dei cavi.
IEEE 400.2-2024.
Test sul campo di sistemi di cavi di alimentazione schermati mediante VLF. Riferimento per l'accettazione post-installazione: l'edizione 2024 aggiunge la stabilità Tan Delta a 0.5 U0 e rivede i criteri di superamento/fallimento per i cavi invecchiati.
GB / T 12706.
Norma nazionale cinese per cavi di alimentazione con isolamento estruso fino a 35 kV. Doppia conformità con la suite IEC per le linee di cavi esportate o utilizzate nel mercato cinese.
ISO 9001 e ISO 14001.
Gestione della qualità. Registri di produzione, tracciabilità della calibrazione e procedure di intervento correttivo per i quattro sottosistemi e i relativi accessori.
Guida agli appalti
La maggior parte dei fornitori di apparecchiature per il collaudo dei cavi si rifiuta di pubblicare informazioni oltre alla dicitura "richiedi un preventivo", il che rende la fase di budget iniziale più complessa del necessario. Il quadro seguente illustra le fasce di prezzo, i fattori che influenzano i costi all'interno di ciascuna fascia, i tempi di consegna e il supporto per la messa in servizio che dovrebbero essere inclusi in qualsiasi offerta ragionevole per apparecchiature di collaudo per cavi ad alta tensione. I prezzi specifici vengono forniti entro 24 ore dalla richiesta di preventivo.
Fasce di prezzo e cosa si cela dietro ciascuna di esse
Tier 1
Classe di tensione servita
Linea di cavi MT da 6–35 kV
Mix di sottosistemi
Rivelatore di scariche parziali (PD) in corrente alternata a frequenza industriale o a media frequenza + impulsi.
Fattori di costo all'interno della banda
Valore nominale in kVA CA · Obiettivo di sensibilità PD · Vano schermato vs aperto · Interfaccia operatore
Tier 2
Classe di tensione servita
Linea di cavi ad alta tensione da 35–150 kV
Mix di sottosistemi
Risonanza in serie a frequenza variabile + scarica parziale a corrente pulsata + impulso di fulmine opzionale
Fattori di costo all'interno della banda
kVA di risonanza · numero di reattori · tensione di picco impulsiva · componente aggiuntivo PD ultrasonico
Tier 3
Classe di tensione servita
150–500 kV+ EHV / laboratorio di prova di tipo
Mix di sottosistemi
5000 kVA risonanza a frequenza variabile + PD + fulmine + impulso di commutazione + ipertensione CC
Fattori di costo all'interno della banda
Pacco di reattori ad altissimo vuoto · stadi a impulsi · sequenziatore di test automatizzato · diagnostica remota
La classificazione in fasce di tensione si basa sul tipo di cavo con la classificazione più elevata che la stazione di prova deve essere in grado di gestire, non su una media. Pertanto, una fabbrica che occasionalmente testa cavi da 220 kV rientrerebbe in genere nella fascia di tensione 3, nonostante produca principalmente cavi da 110 kV, perché il reattore ad altissima tensione e il generatore di impulsi dovranno essere dimensionati per il tipo di cavo ad altissima tensione, secondo uno schema di utilizzo tipico. Contattateci per una stima della fascia di tensione; in tal caso, avremo bisogno di conoscere la tipologia di cavi che utilizzate.
Tempi di consegna
I sistemi standard di Livello 1 vengono generalmente spediti da quattro a otto settimane dopo l'ordine; per i sistemi di Livello 2 con reattori personalizzati, i tempi di consegna si aggiungono da due a quattro settimane; i programmi EHV di Livello 3 dipendono dagli stadi di impulso e vengono quotati caso per caso. Richiedete una stima dei tempi di consegna in base alla data del vostro ordine.
Messa in servizio in loco
Da cinque a dieci giorni in loco per un'area di livello 2, più a lungo per un laboratorio EHV di livello 3. Comprende l'assemblaggio meccanico del pacco reattore, il collegamento elettrico, la verifica della calibrazione, i test dei cavi di prova e il passaggio di consegne all'operatore.
Formazione operatori
Tre giorni di formazione per operatori, che coprono il funzionamento delle sequenze di prova, la mappatura secondo gli standard IEC per le prove di routine e di tipo, l'interpretazione delle scariche parziali e le procedure di interblocco di sicurezza. È disponibile un corso di aggiornamento da remoto.
Garanzia e calibrazione
Garanzia di dodici mesi su tutti e quattro i sottosistemi con diagnostica remota. L'intervallo di calibrazione consigliato è annuale per la catena di misura CA, con intervalli più lunghi per i divisori di riferimento a basso utilizzo.
Ricambi e supporto
I ricambi critici (condensatori di accoppiamento PD, spinterometri a impulsi, componenti del commutatore di prese del reattore) sono disponibili a magazzino. I tempi di intervento previsti sono documentati nel contratto di servizio allegato all'offerta.
Documentazione
Ciascun sottosistema viene fornito con dati di caratterizzazione riferiti alle norme IEC 60060-2 e IEC 61083, certificati di calibrazione riconducibili agli standard nazionali, schemi di cablaggio unifilari per l'installazione delle apparecchiature di prova ad alta tensione, mappatura delle clausole IEC per le risposte alle offerte e manuali delle procedure operative.
Domande frequenti — Test di tenuta alla tensione dei cavi
Le prove di routine IEC 60502-2 sui cavi di media tensione estrusi applicano una tensione di tenuta CA compresa tra 2.5 e 3.5 volte la tensione nominale fase-terra U0. Per un cavo da 11 kV (U0 ≈ 6.35 kV) si raggiunge un valore di circa 16-22 kV applicato per cinque minuti; per un cavo da 33 kV (U0 ≈ 19 kV) la tensione di prova di routine sale a circa 48-67 kV per la stessa durata. Le prove di tipo sono più lunghe: in genere 30 minuti per i cavi IEC 60840 nella gamma 30-150 kV e un'ora per i cavi IEC 62067 superiori a 150 kV. I sistemi di risonanza a frequenza variabile DEMIKS generano la tensione di prova a 20-300 Hz, sufficientemente vicina alla frequenza di servizio del cavo per caricare realisticamente l'isolamento, ma con una frazione della capacità di alimentazione che sarebbe richiesta dalle prove a 50/60 Hz.
La VLF (frequenza molto bassa, intorno a 0.1 Hz) è definita nella norma IEEE 400.2 per i test sul campo di cavi di media tensione installati fino a 69 kV. È portatile e a basso consumo energetico perché il fabbisogno di potenza è proporzionale alla frequenza (P = 2π f C V²), quindi la riduzione della frequenza da 50/60 Hz a 0.1 Hz riduce la richiesta di alimentazione di circa un fattore 600. Ciò rende la VLF un eccellente strumento di diagnostica in loco e di collaudo post-installazione, ma non è lo standard per i test di routine e di tipo in fabbrica della nuova produzione di cavi XLPE. Le norme IEC 60840 e IEC 62067 prevedono una tensione di tenuta CA prossima alla frequenza di esercizio, che è esattamente ciò che offre la risonanza in serie a frequenza variabile 20-300 Hz, con basse scariche parziali per applicazioni critiche in termini di sensibilità e un ingombro ragionevole rispetto ai sistemi basati su trasformatore a 50/60 Hz.
Il test di tenuta in corrente continua (CC) era il metodo tradizionale per i cavi con isolamento in carta, ma la ricerca degli ultimi due decenni ha dimostrato che lo stress in CC inietta cariche spaziali in profondità nell'isolamento in XLPE. Queste cariche permangono anche dopo la fine del test e agiscono come concentratori di stress che possono ridurre la durata residua del cavo, soprattutto in presenza di isolamento polimerico invecchiato. Le moderne linee guida IEEE e IEC raccomandano pertanto il test di tenuta in corrente alternata (risonanza a frequenza variabile o VLF) per i cavi XLPE, riservando la corrente continua ai test di integrità della guaina e ai circuiti di media tensione con isolamento in carta di vecchia generazione. DEMIKS fornisce tester di rigidità dielettrica in CC a commutazione ad alta frequenza per queste applicazioni di nicchia, ma il sistema a risonanza in CA è lo strumento principale raccomandato per qualsiasi produttore di cavi XLPE.
La norma IEC 60270 definisce il quadro di riferimento, mentre le norme IEC 60840 e IEC 62067 lo applicano: i test di routine sulle scariche parziali nei cavi estrusi richiedono una sensibilità di misura di 10 pC o inferiore; i test di tipo richiedono 5 pC o inferiore. Scariche superiori al livello di rumore del sistema di misura sono inaccettabili su un nuovo cavo ad alta tensione. I rilevatori di scariche parziali a impulsi DEMIKS operano con una sensibilità di ≤0.5 pC in una cabina di prova schermata, il che lascia un margine sufficiente al di sotto delle soglie dei test di routine e di tipo per caratterizzare i microdifetti anziché rilevare solo quelli macroscopici. Dopo l'installazione, che include giunzioni e terminazioni, il criterio di accettazione si allarga in genere a 100-300 pC a U0, un limite utile da tenere presente quando si confrontano i risultati di fabbrica e quelli sul campo.
Il rilevamento delle scariche parziali a impulsi di corrente secondo la norma IEC 60270 misura la carica apparente di ciascuna scarica in picocoulomb, utilizzando un condensatore di accoppiamento e un'impedenza di misura per far uscire il segnale di scarica dall'oggetto in prova. Quantifica l'entità della scarica e fornisce un modello risolto in fase che consente all'operatore di distinguere i vuoti interni dalle tracce superficiali. Il rilevamento delle scariche parziali a ultrasuoni capta l'emissione acustica della stessa scarica utilizzando un trasduttore a banda larga (tipicamente 20-200 kHz) e il suo punto di forza è la localizzazione piuttosto che la quantificazione: individua con precisione, entro pochi centimetri, quale giunzione o terminazione sta scaricando. I due metodi non si sostituiscono a vicenda; in un programma di test dei cavi reale, il rilevamento a impulsi di corrente quantifica il difetto e quello a ultrasuoni lo localizza.
No, la norma IEEE 400.2-2024 è una guida per i test sul campo di sistemi di cavi schermati installati da 5 kV a 69 kV, utilizzando VLF come alimentazione. Non disciplina i test di routine e di tipo in fabbrica sui nuovi cavi. Per i test in fabbrica dei cavi XLPE, i documenti di riferimento sono IEC 60840 (30–150 kV), IEC 62067 (oltre 150 kV) e IEC 60502 (1–30 kV). La norma IEEE 400.2-2024 è comunque rilevante per un produttore di cavi per due motivi: i clienti delle utility possono specificare l'accettazione di VLF dopo l'installazione, quindi un produttore deve conoscere le tensioni e le durate di campo che interesseranno il suo cavo; inoltre, l'edizione 2024 aggiunge i calcoli di stabilità Tan Delta (SDev) a 0.5 U0, che compaiono sempre più spesso nei contratti di messa in servizio.
Per una sequenza di test di tipo IEC 60840 su un cavo XLPE da 110 kV, la fase di tenuta in corrente alternata dura in genere 30 minuti alla tensione di prova prescritta, con la misurazione delle scariche parziali (PD) eseguita alla tensione elevata e poi di nuovo a U0. Includendo il tempo di salita, l'acquisizione delle PD e un periodo di sicurezza, l'intera sequenza elettrica di solito si completa in 90 minuti per fase, e un cavo trifase viene normalmente testato fase per fase rispetto a terra. I test di routine sui tratti di produzione sono più brevi: cinque minuti di tenuta in corrente alternata più controllo delle PD, adatti per i test di rilascio in linea. La risonanza a frequenza variabile riduce il tempo morto tra le fasi perché il set di prova si ricalibra automaticamente su ogni nuova capacità anziché fare affidamento su un set di trasformatori a 50/60 Hz ricostruito manualmente.
Non da un singolo strumento, ma da un'unica linea integrata, sì. Il programma di test dei cavi DEMIKS utilizza quattro sottosistemi che condividono controllo, interblocco di sicurezza e software: risonanza a frequenza industriale e a frequenza variabile per la tensione di tenuta CA da 6 kV a 500 kV e oltre; rilevamento di corrente pulsata e scariche parziali ultrasoniche abbinato alla sorgente CA; generatori di impulsi di fulmine e di commutazione fino a 1500 kV di picco per prove di tipo su cavi superiori a 110 kV; e test di rigidità dielettrica CC ad alta frequenza per il collaudo della guaina e dei circuiti MT preesistenti. Il vantaggio di avere un unico fornitore per i quattro sottosistemi risiede nell'approvvigionamento, nella formazione e nella messa in servizio: un unico ciclo di calibrazione, un'unica interfaccia operatore, un unico ufficio di garanzia anziché quattro.
I sistemi DEMIKS sono progettati secondo le norme IEC 60840 per cavi nella gamma 30-150 kV, IEC 62067 per cavi superiori a 150 kV, IEC 60502-1/-2 per cavi di bassa e media tensione, IEC 60270 per la misurazione delle scariche parziali, IEC 60060-1/-2 per le tecniche di prova e i sistemi di misura generali per alta tensione, IEC 61083-1/-2 per la strumentazione a impulsi, IEEE 400.2-2024 per il riferimento di prova sul campo VLF, GB/T 12706 per la prova dei cavi secondo gli standard cinesi e ISO 9001:2015 per la gestione della qualità. Ogni sottosistema viene fornito con una scheda tecnica di conformità che mappa il test eseguito alla clausola pertinente di tali norme.
Specificare la corretta sequenza IEC per la propria area di prova cavi.
Contattateci per comunicarci la classe di tensione del cavo, la sequenza di test (di routine, a campione, di tipo o di collaudo) e la sensibilità PD desiderata: vi invieremo un preventivo per fascia di prezzo, una stima dei tempi di consegna e una mappatura standard-clausola entro 24 ore.