La prova VLF è una prova di tenuta alla tensione utilizzata principalmente sui cavi a bassa e media tensione, con una gamma di frequenze compresa tra 0,1 Hz e 0,01 Hz. Ha lo scopo di individuare potenziali guasti nello strato isolante del cavo mediante l'applicazione di una tensione istantanea.

In questa sede ci occuperemo principalmente dei metodi di prova più comuni relativi ai cavi.

Per quanto riguarda i test sui cavi, esistono diversi metodi comuni ampiamente utilizzati nel settore. Due dei metodi di collaudo più diffusi per i cavi di alimentazione sono il test di tenuta in corrente continua (DC hipot) e il test VLF.

Prove di tenuta in alta tensione in corrente continua

Il principio alla base della prova di tenuta in corrente continua (Hipot) sui cavi: applicando una tensione continua al cavo, la corrente fluisce attraverso il conduttore e l’isolamento del cavo. La corrente positiva fluisce dall’apparecchiatura di prova al cavo, attraversando il conduttore e l’isolamento, per poi tornare indietro dall’estremità negativa del cavo all’apparecchiatura di prova. Durante la prova di tenuta in corrente continua è possibile misurare la corrente di dispersione che attraversa il materiale isolante. La corrente di dispersione è causata dal passaggio di corrente attraverso piccoli difetti o impurità presenti nel materiale isolante.

Test VLF

Principio: Il test VLF prevede la generazione di una tensione alternata con un segnale a bassissima frequenza e un'elevata potenza di uscita. La tensione di uscita di un generatore VLF viene fatta passare attraverso un carico isolante collegato al cavo da testare. Il carico isolante è un carico altamente capacitivo che simula le proprietà del materiale isolante del cavo. Si misurano la corrente e la tensione del conduttore e del materiale isolante del cavo e si analizzano le forme d’onda anomale di tensione e corrente per verificare l’isolamento del cavo e individuare eventuali guasti.

Prove di tenuta in alta tensione (DC) vs prove VLF

Numerosi rapporti e studi sui guasti ai cavi nelle reti di distribuzione dei paesi sviluppati hanno evidenziato che questo metodo tradizionale di prova di isolamento in corrente continua (hipot) per cavi quali quelli in XLPE (polietilene reticolato) ed EPR (gomma etilene-propilene)...

A causa della migrazione delle cariche elettriche all’interno di un dielettrico sottoposto a tensione continua costante, si verifica una distorsione del campo elettrico che può causare un surriscaldamento localizzato del cavo e un invecchiamento accelerato del dielettrico. Esiste inoltre il rischio di una riduzione della vita utile residua dei cavi con isolamento polimerico degradato durante le prove in corrente continua. .

I materiali isolanti a base di polimeri, in particolare l’XLPE, presentano caratteristiche elettriche diverse rispetto ai tradizionali isolanti a base di carta o olio. La tensione continua può generare cariche spaziali all’interno del materiale polimerico, causando concentrazioni di sollecitazioni elettriche e un potenziale cedimento dell’isolamento. Inoltre, la presenza di umidità o impurità all’interno dell’isolante polimerico può aggravare ulteriormente gli effetti della tensione continua.

I test VLF hanno acquisito popolarità per la verifica dei cavi moderni con isolamento polimerico. I test VLF prevedono l'applicazione di una tensione alternata a frequenze che in genere vanno da 0,01 Hz a 0,1 Hz. Questa tensione alternata a bassa frequenza contribuisce a ridurre al minimo gli effetti delle cariche spaziali e diminuisce il rischio di rottura dell'isolamento.

In genere, gli standard di settore non considerano le prove di tenuta in corrente continua (Hipot) sui cavi XLPE ed ERP come test di manutenzione dei cavi. Le prove VLF sono ritenute più adatte per valutare la capacità di tenuta e la qualità dell’isolamento dei cavi moderni con isolamento a base polimerica. Esse offrono un metodo di prova più realistico e meno dannoso rispetto alle prove in corrente continua. Il metodo di prova VLF consente una valutazione più accurata delle condizioni del cavo e della sua vita utile residua.

Il vantaggio dei test VLF

Rispetto ai test HIPOT e ai test sui cavi VLF, si riscontrano i seguenti fattori chiave di vantaggio e le relative analisi.

Livelli di tensione inferiori

Le prove VLF vengono eseguite a livelli di tensione inferiori rispetto alle prove Hipot. Anche se nelle prove VLF viene comunque applicata una tensione relativamente elevata, essa è comunque inferiore ai livelli di tensione utilizzati nelle prove Hipot. Questa tensione più bassa riduce lo stress a cui è sottoposto il materiale isolante e diminuisce la possibilità di causare danni.

Inoltre, nei test VLF la tensione viene applicata in modo graduale, a differenza dell'applicazione brusca della tensione nei test Hipot. Questo aumento graduale della tensione consente al materiale isolante di reagire e di adattarsi allo sforzo applicato in modo più fluido, riducendo così il rischio di danni.

Riduzione del riscaldamento dielettrico

Le frequenze più basse utilizzate nei test VLF possono ridurre il riscaldamento dielettrico all’interno del materiale isolante. Il materiale dielettrico subisce il riscaldamento dielettrico, che ne provoca il surriscaldamento quando è sottoposto a un campo elettrico. Frequenze più elevate, come quelle utilizzate nei test Hipot, possono indurre un maggiore riscaldamento dielettrico, causando potenzialmente sollecitazioni termiche e il degrado del materiale dielettrico. I test VLF a frequenze più basse possono ridurre l’effetto di riscaldamento e le sollecitazioni sull’isolante. .

Intensità del campo elettrico inferiore

L'intensità del campo elettrico all'interno del materiale isolante è direttamente proporzionale alla tensione applicata. I livelli di tensione più bassi applicati nelle prove VLF determinano intensità di campo elettrico inferiori all'interno dell'isolante rispetto alle prove Hipot, in cui viene applicata alta tensione. Questa ridotta intensità del campo elettrico diminuisce la possibilità di rottura elettrica e di danni all'isolamento.

Forma d'onda sinusoidale

La prova VLF prevede l'applicazione di una forma d'onda sinusoidale al sistema di isolamento, riproducendo la frequenza e la forma d'onda della rete elettrica. Questa applicazione graduale della tensione riduce il rischio di provocare rotture o danni all'isolamento rispetto ai picchi di tensione improvvisi associati alla prova di tenuta (hipot).

Requisiti per le prove sui cavi e norme internazionali

IEC 60060-3 Tecniche di prova ad alta tensione – Parte 3: definisce i requisiti per le prove di campo ad alta tensione in loco. IEEE Std 400.2 — Guida IEEE per le prove di campo e la valutazione dell’isolamento dei sistemi di cavi di potenza mediante frequenze molto basse (VLF)

IEC 60060-3: Questa norma fa parte della serie IEC 60060, che fornisce linee guida sulle tecniche di prova ad alta tensione. In particolare, la Parte 3 di questa norma, intitolata “Definizioni e requisiti per le prove in loco”, affronta vari aspetti delle prove in loco, comprese le prove VLF. Essa definisce la terminologia, le procedure di prova e i requisiti per l’esecuzione delle prove VLF.

IEEE Std 400.2: Questo standard è pubblicato dall’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Fornisce le linee guida per le prove sul campo e la valutazione dell’isolamento dei sistemi di cavi di alimentazione schermati mediante metodi di prova VLF. La norma tratta argomenti quali le apparecchiature di prova, le procedure di prova VLF, l’interpretazione dei risultati delle prove e le considerazioni relative alla sicurezza.

Standard IEEE 400.2 relativo ai metodi e alle procedure di prova VLF.

Utilizza la gamma di frequenze compresa tra 0,01 Hz e 0,1 Hz. La selezione della frequenza dipende dal carico del cavo di alimentazione. La durata della prova sui cavi VLF varia da 15 minuti a 60 minuti. Lo standard IEEE 400.2 fornisce inoltre indicazioni relative alla tensione di prova. La tensione di prova può essere calcolata come un multiplo della tensione nominale fase-fase del cavo. L'intervallo di tensione di prova va da 1,5 U₀ a 3 U₀ (dove U₀ rappresenta la tensione nominale fase-fase del cavo). Si prega di fare riferimento alla tabella dei dati tratta dallo standard IEEE 400.2-2013.

IEEE 400.2 Tensioni di prova sul campo

Quali sono gli aspetti da considerare quando si acquista un tester per cavi VLF?

Quando si acquista un tester a bassissima frequenza (VLF), è necessario tenere conto di diversi fattori chiave per assicurarsi che l'apparecchiatura soddisfi le proprie esigenze specifiche di collaudo e che si ottengano risultati affidabili e precisi. Ecco alcune delle considerazioni principali:

• Intervallo di frequenza

È fondamentale verificare che il tester VLF copra la gamma di frequenze adeguata ai tipi di cavi che si intende testare. La gamma di frequenze varia in genere tra 0,1 Hz e 0,01 Hz. I requisiti specifici devono essere stabiliti in base al tipo di cavo. .

• Livello di tensione di prova

Assicurarsi che il tester VLF sia in grado di generare le tensioni necessarie per testare efficacemente i cavi. Il livello di tensione deve essere adeguato alla tensione massima dei cavi che si intende testare.

• Lunghezza del cavo e capacità

Tenere conto della lunghezza massima del cavo e della capacità che il tester VLF è in grado di gestire. Assicurarsi che tali parametri siano adeguati ai cavi da testare, al fine di evitare limitazioni o imprecisioni durante il processo di collaudo.

• Portabilità e facilità d'uso:

Valutate la portabilità e la facilità d'uso del tester VLF. Se dovete eseguire i test sui cavi in diversi siti, è importante tenere in considerazione le dimensioni, il peso e la mobilità dell'apparecchiatura. Inoltre, un'interfaccia intuitiva e funzioni di facile utilizzo possono migliorare l'efficienza e ridurre i potenziali errori.

• Misure di sicurezza relative alle attrezzature

Il tester VLF deve essere dotato di funzioni di protezione di sicurezza essenziali per garantire la sicurezza dell'operatore e dell'apparecchiatura. Le funzioni di protezione comprendono la protezione da sovratensione, la protezione da sottotensione e i sistemi di messa a terra.

• Conformità alle norme:

Verificare che il tester VLF sia conforme alle norme e alle normative di settore pertinenti. Ciò garantisce che le procedure di prova e i risultati siano in linea con le prassi consolidate e siano attendibili.

• Funzione di archiviazione dei dati:

È utile che il tester VLF sia dotato di una funzione di archiviazione dei dati. In questo modo è possibile verificare i risultati dopo il test. Queste caratteristiche facilitano la gestione, l'analisi e la creazione di report sui dati.

• Garanzia e assistenza tecnica:

La garanzia e l'assistenza tecnica sono fondamentali. Una garanzia affidabile assicura la protezione da eventuali difetti o malfunzionamenti dell'apparecchiatura per un periodo di tempo specificato. Una garanzia che garantisce la massima tranquillità e un'assistenza tecnica professionale possono offrire serenità e supporto in caso di problemi o dubbi.

• Prezzo del tester VLF:

Il costo dei tester VLF può variare in base a fattori quali la marca, il modello, le caratteristiche e le specifiche tecniche. Ogni marca ha un prezzo diverso. I tester VLF sono apparecchiature specializzate. È necessario valutare il costo del tester VLF in base al proprio budget e alle prestazioni del prodotto.

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Offriamo una gamma completa di generatori ad alta tensione a frequenza ultra-bassa della serie VLF, dotati di una tecnologia di conversione digitale della frequenza all’avanguardia. Questi generatori sono dotati di un sistema di controllo a microcomputer che consente un funzionamento completamente automatizzato per le operazioni di aumento, riduzione, misurazione e protezione. Inoltre, è possibile intervenire manualmente durante il processo automatico di aumento della tensione.

Grazie al loro design elettronico, questi generatori sono compatti e leggeri. Sono dotati di un display LCD di grandi dimensioni che fornisce informazioni chiare e intuitive, comprese le forme d'onda in uscita. I generatori offrono inoltre la comodità di una stampante integrata per la stampa dei rapporti di prova.

Possiamo aiutarti in modo efficace a testare il cavo di alimentazione, semplificando così il tuo lavoro di manutenzione. Una diagnosi accurata del cavo può ridurre i costi operativi.

Domande frequenti

1) Qual è la lunghezza massima del cavo che posso testare con il tester per cavi VLF?

La lunghezza del cavo di prova dipende dal tipo di tester VLF. È necessario tenere conto del livello di tensione e della frequenza del cavo. .

Ad esempio: il VLF-30 è uno dei tester VLF più diffusi. È in grado di erogare una tensione di picco di 30 kV. A 0,1 Hz, è possibile testare un cavo da 1,5 km e 0,3 uF. A 0,01 Hz, è in grado di testare cavi da 10 km, 15 km e 3 µF.

2)Quali fattori occorre prendere in considerazione per garantire l'accuratezza e l'affidabilità dei test VLF?

Scegliere la tensione di prova : È fondamentale scegliere un livello di tensione che rientri nei limiti di funzionamento sicuri del cavo e che consenta di rilevare efficacemente eventuali punti deboli o guasti dell’isolamento. L’intervallo di tensione di prova va da 1,5 U0 a 3 U0 (dove U0 rappresenta la tensione nominale fase-fase del cavo). È possibile fare riferimento alle tensioni indicate nella figura 2 della norma IEEE 400.2 «Tensioni di prova sul campo».

La giusta frequenza: La scelta della frequenza dipende da fattori quali la lunghezza del cavo, la capacità e i requisiti specifici della prova. Le frequenze più basse vengono spesso utilizzate per cavi più lunghi, poiché aiutano a superare l'effetto della capacità del cavo e forniscono una rappresentazione più accurata delle condizioni dell'isolamento del cavo.

Durata del test:La durata della prova VLF è un fattore importante. La durata della prova deve essere sufficiente a consentire l'individuazione di eventuali punti deboli dell'isolamento. Secondo la norma IEEE 400.2, la durata della prova può variare da 15 a 60 minuti. La durata raccomandata per la prova di tenuta alla tensione è di circa 30 minuti.

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