Perché si esegue una prova con un megger a 5 kV CC su un cavo a 22 kV CA?

Non sei sicuro di quale sia il test più adatto per i tuoi cavi da 22 kV? L'utilizzo di un metodo errato può far passare inosservati guasti critici e causare costosi malfunzionamenti in futuro.
Il test Megger a 5 kV CC viene utilizzato su un cavo da 22 kV CA per uno scopo ben preciso: verificare l’integrità della guaina esterna. Non è adatto per testare l’isolamento primario del cavo. Per l’isolamento principale, è necessaria una prova VLF (Very Low Frequency) o una prova Hipot in CA per applicare la sollecitazione elettrica corretta e individuare in modo affidabile eventuali difetti.
Forse vi starete chiedendo perché un test sia perfetto per una parte del cavo ma inadeguato per un’altra. Comprendere questa differenza è fondamentale per garantire l’integrità e la sicurezza a lungo termine dei vostri impianti elettrici. Dobbiamo esaminare più da vicino la funzione di ciascuna parte del cavo e come i diversi test elettrici la influenzino. Vediamo perché la corrente continua (CC) è lo standard per i test sulla guaina e perché rappresenta una scelta inadeguata per l’isolamento dei cavi moderni.

Perché si utilizza la corrente continua (CC) per le prove sulla guaina esterna dei cavi?

Non capite perché un test in corrente continua sia corretto per la guaina ma errato per l'isolamento principale? Questa confusione può portare a test eseguiti in modo improprio e a risultati inaffidabili.
Per le prove sulla guaina esterna utilizziamo la tensione continua, poiché la guaina è uno strato semplice e non conduttivo, progettato per garantire protezione meccanica e contro l'umidità. Una prova di tenuta in corrente continua è un metodo semplice per verificare la presenza di difetti fisici quali fori o crepe. Essa conferma la funzione isolante di base della guaina senza causare danni.
La guaina esterna di un cavo ad alta tensione funge da prima linea di difesa. La sua funzione principale non è quella di sopportare l’alta tensione elettrica, bensì di proteggere i componenti interni, in particolare la schermatura metallica e l’isolamento primario, dall’ambiente esterno. Ciò include la protezione dall’umidità, dalle sostanze chimiche e dai danni fisici durante e dopo l’installazione. Una rottura della guaina può consentire all’acqua di raggiungere la schermatura metallica, causando corrosione e, alla fine, il guasto dell’isolamento. Una prova di tenuta della guaina in corrente continua (DC) è un semplice controllo di qualità.

In base alla norma IEC 60502-2, applichiamo una tensione in corrente continua, solitamente di 10 kV per 1 minuto, tra la schermatura metallica del cavo e una massa esterna. Se non sono presenti fori o crepe, la guaina resiste alla tensione. In caso di difetto, la corrente scorrerà e la prova avrà esito negativo, segnalandoci il danno. Questa semplice prova di superamento/fallimento è altamente efficace per lo scopo specifico a cui è destinata.

Per le prove di pressione sui cavi HV (6-35 kV) è preferibile utilizzare corrente alternata o corrente continua?

La scelta tra corrente alternata (CA) e corrente continua (CC) per i test di isolamento principali è una decisione fondamentale. Una scelta sbagliata può nascondere gravi problemi o addirittura danneggiare il cavo.
Per i cavi moderni ad alta tensione con isolamento in XLPE, è necessario eseguire una prova in corrente alternata. La prova in corrente continua è un metodo ormai superato per questo tipo di cavi. Può infatti causare un effetto dannoso denominato “carica spaziale”, che può portare a guasti futuri una volta che il cavo viene rimesso in servizio. Le norme IEEE e IEC raccomandano vivamente di eseguire prove in corrente alternata o in corrente alternata a bassissima frequenza (VLF).

L'uso della tensione continua per testare i moderni isolanti in XLPE (polietilene reticolato) è una pessima idea. Sebbene fosse lo standard per i vecchi cavi con isolamento in carta, questa pratica è dannosa per i moderni materiali dielettrici. Quando si applica un'alta tensione continua a un cavo in XLPE, le cariche elettriche possono rimanere intrappolate in profondità all'interno dell'isolante. Questo fenomeno è noto come “carica spaziale”. Queste cariche intrappolate non scompaiono al termine della prova. Successivamente, quando il cavo viene alimentato con la normale tensione alternata, le cariche in corrente continua intrappolate creano punti di sollecitazione elettrica estremamente elevata. Questi punti di sollecitazione possono indebolire l’isolamento e causarne il guasto prematuro.

Pertanto, il test in corrente continua (CC) stesso può essere la causa di un guasto futuro. Il test in corrente alternata (CA), invece, riproduce le normali condizioni di funzionamento del cavo. Sottopone l’isolamento alle sollecitazioni per cui è stato progettato, mettendo in luce i veri punti deboli senza crearne di nuovi.

In cosa consiste la prova VLF per i cavi MV?

È necessario eseguire un test efficace sulla corrente alternata, ma gli apparecchi di prova standard a frequenza di rete sono ingombranti. Queste apparecchiature sono spesso troppo pesanti e poco pratiche per la maggior parte degli interventi sul campo.
Una prova VLF (Very Low Frequency, frequenza molto bassa) è un tipo speciale di prova di tenuta in corrente alternata. Utilizza una frequenza molto più bassa, in genere 0,1 Hz anziché i 50 o 60 Hz standard. Questa semplice modifica riduce drasticamente la potenza e le dimensioni dell'apparecchiatura di prova, rendendola molto portatile.
Il principio scientifico alla base dei test VLF è semplice. La potenza necessaria per testare un cavo è direttamente correlata alla frequenza della tensione. La formula è P = 2πfCV², dove ‘P’ è la potenza, ‘f’ è la frequenza, ‘C’ è la capacità del cavo e ‘V’ è la tensione. Riducendo la frequenza ‘f’ da 60 Hz a 0,1 Hz, si riduce la potenza richiesta di un fattore 600. Ciò significa che un piccolo set di prova VLF portatile può svolgere lo stesso lavoro di un enorme sistema di prova risonante a 60 Hz montato su camion.

È proprio grazie a questa portabilità che il VLF è diventato lo standard di settore per le prove sul campo dei cavi a media e alta tensione, come documentato in IEEE 400.2. Consente di eseguire un vero e proprio test di stress in corrente alternata per individuare difetti quali gli alberi d'acqua e le imperfezioni di lavorazione, senza i rischi legati alla corrente continua né l'incubo logistico rappresentato dalla corrente alternata a frequenza industriale.

Come si effettua il collaudo di un cavo di media tensione da 22 kV?

Il collaudo di un cavo da 22 kV può sembrare un’operazione complessa. Se non viene eseguito correttamente, si rischia di trascurare difetti nascosti che potrebbero causare in seguito guasti costosi e pericolosi. Per collaudare correttamente un cavo di media tensione da 22 kV, è necessario seguire una sequenza di prove. Innanzitutto, assicurarsi che il cavo sia disalimentato e isolato in modo sicuro. Successivamente, eseguire una prova di integrità della guaina con un tester Hipot in corrente continua, seguita da una prova di resistenza di isolamento con un Megger.

Infine, si esegue una prova di tenuta in corrente alternata sull’isolamento primario utilizzando un tester Hipot a frequenza molto bassa (VLF), seguendo standard come l’IEEE 400.2. Tuttavia, conoscere semplicemente i nomi delle prove non è sufficiente a garantire un sistema elettrico sicuro e affidabile. Ogni prova ha uno scopo specifico e, per essere efficace, richiede una procedura e un protocollo di sicurezza ben definiti. È fondamentale comprendere cosa si sta verificando in ogni fase. Analizziamo una per una le prove essenziali, in modo da poterle eseguire con sicurezza e garantire che l’installazione dei cavi sia a norma, dalla guaina al conduttore.

Quali sono le prove indispensabili per un cavo da 22 kV?

Vi sentite sopraffatti da tutti i diversi test menzionati per i cavi a media tensione? Saltare un passaggio o eseguirli nell’ordine sbagliato può far perdere tempo prezioso e compromettere la sicurezza dell’intera procedura di collaudo. Le tre prove sul campo essenziali per un cavo da 22 kV sono la prova di integrità della guaina, la prova di resistenza di isolamento e la prova di tenuta alle tensioni VLF. Questa sequenza garantisce un flusso di lavoro logico, verificando prima le condizioni fisiche della guaina esterna, poi la qualità di base dell’isolamento e, infine, la capacità del cavo di sopportare le sollecitazioni operative.

Prima di eseguire qualsiasi prova elettrica, il passo più importante è garantire la sicurezza. Ciò significa verificare che il cavo sia completamente disalimentato, isolato da tutte le fonti di alimentazione e correttamente collegato a terra. Una volta accertata la sicurezza, è possibile dare inizio alla sequenza di prove. Ogni prova si basa su quella precedente, fornendo un quadro completo dello stato del cavo.

Il test della guaina verifica la presenza di danni dovuti all'installazione, il test di resistenza di isolamento fornisce una rapida indicazione di superamento o fallimento in caso di problemi gravi, mentre il test VLF è la prova definitiva che sottopone il cavo a sollecitazioni per individuare punti deboli impercettibili che gli altri test potrebbero trascurare. L'esecuzione di tutti e tre i test rappresenta la migliore pratica per garantire l'affidabilità a lungo termine del cavo.

Come si esegue una prova di alta tensione VLF?

Sei pronto a eseguire la prova VLF principale ma temi di non seguire correttamente la procedura? L’utilizzo di collegamenti errati o l’applicazione di un livello di tensione sbagliato può fornire risultati errati o, peggio ancora, causare un guasto al cavo durante la prova stessa. Per eseguire una prova di tenuta VLF, assicurati innanzitutto che il cavo sia isolato e che tutti i conduttori siano messi a terra. Quindi, collegare l’uscita ad alta tensione del tester VLF a un conduttore di fase, mantenendo le altre due fasi e la schermatura del cavo collegate a terra.

Si applica quindi la tensione di prova specificata (secondo uno standard come l’IEEE 400.2) per il tempo richiesto, in genere 30-60 minuti, e si monitora il cavo per rilevare eventuali rotture. Si tratta della prova più critica per un cavo nuovo o riparato. Si tratta di una prova di sovratensione controllata, progettata per individuare eventuali punti deboli prima che il cavo venga messo in servizio.

Secondo la norma IEEE 400.2, la tensione di prova per un sistema di cavi da 22 kV (che presenta una tensione fase-terra, Uo, di 12,7 kV) è in genere di circa 26 kV rms. La prova viene eseguita per almeno 30 minuti. Se il cavo resiste a questa tensione per l’intera durata della prova senza subire rotture, supera la prova. Si tratta di un semplice risultato di tipo “superato/non superato”. Dopo la prova, è assolutamente essenziale scaricare completamente il cavo utilizzando un adeguato dispositivo di messa a terra prima che qualcuno tocchi i collegamenti.

Come si esegue la prova di integrità della guaina?

Ti stai chiedendo se la guaina esterna del cavo si sia danneggiata durante l'installazione? Una piccola incrinatura invisibile nella guaina in plastica può far penetrare l'umidità, causando la corrosione della schermatura e, nel corso degli anni, un guasto catastrofico dell'isolamento. Un semplice test della guaina in corrente continua (CC) può confermare rapidamente che la guaina sia integra.

Per eseguire questo test, si applica una tensione in corrente continua tra la schermatura metallica del cavo e una messa a terra esterna. Se la guaina è intatta, manterrà la tensione. Un guasto o un'elevata corrente di dispersione indicano un danno fisico che deve essere individuato e riparato. Questo test viene solitamente eseguito subito dopo che il cavo è stato posato nella sua posizione definitiva e prima che venga collegato.

Per questo è necessario un tester Hipot in corrente continua. La procedura di prova è definita in norme come la IEC 60502-2, che in genere prevede l’applicazione di 10 kV CC per 1 minuto. Il punto fondamentale è come si effettuano i collegamenti. Il cavo di alta tensione proveniente dal tester CC va collegato alla schermatura metallica del cavo. Il cavo di ritorno va collegato a un punto di messa a terra separato e temporaneo, come un picchetto di terra conficcato nel terreno nelle vicinanze. I conduttori di fase principali vengono lasciati flottanti e non fanno parte di questa prova. Se la tensione rimane stabile per l’intero minuto, la guaina è integra. Se la tensione non può essere mantenuta, significa che c’è un foro nella guaina.