Switch tal-ħalq tas-silġ għall-tensjoni elektrika ta’alta tal-maċċa prova rutinarija skond l-Standard IEC 62271-102

Isolaturi Elettrici ad Aria di Alta Tensione e Interruttori di Terra: Funzione, Tipi e Test di Routine

Funzione degli Isolatori Elettrici ad Aria di Alta Tensione

Gli isolatori elettrici ad aria di alta tensione svolgono un ruolo cruciale nei sistemi elettrici ad alta tensione fornendo isolamento elettrico e visibile tra diverse parti del sistema. Questo isolamento è essenziale sia per le operazioni quotidiane normali che per le attività di manutenzione o riparazione. Le due principali forme di isolamento sono:

• Isolamento per l'Operazione Normale: Durante l'operazione normale, alcuni componenti del sistema elettrico, come i reattori shunt, possono essere necessari solo durante periodi di carico leggero. Questi componenti possono essere esclusi utilizzando interruttori e poi isolati utilizzando gli isolatori quando non sono necessari (ad esempio, durante i periodi di carico massimo). Ciò permette una gestione efficiente delle risorse del sistema elettrico.

• Isolamento per Manutenzione e Riparazione: Quando linee di trasmissione, trasformatori, interruttori o altre attrezzature della stazione richiedono manutenzione o riparazione, è cruciale isolare questi componenti dal resto del sistema per garantire la sicurezza. Gli isolatori elettrici ad aria forniscono un'interruzione visibile nel circuito, consentendo ai lavoratori di confermare che la sezione del sistema su cui stanno lavorando è disenergizzata e sicura da accedere.

Tipi di Isolatori Elettrici ad Aria di Alta Tensione e Interruttori di Terra

Gli isolatori elettrici ad aria di alta tensione e gli interruttori di terra sono disponibili in vari tipi e disposizioni di montaggio. I quattro tipi più comunemente utilizzati sono:

• Tipo a Interruzione Verticale: In questo tipo, il contatto mobile si muove verticalmente per aprire o chiudere l'isolatore. Questo design è adatto per applicazioni in cui lo spazio è limitato, poiché richiede meno distanza orizzontale.

• Tipo a Interruzione Centrale Laterale: Il contatto mobile in questo tipo si interrompe al centro dell'isolatore, con i contatti su entrambi i lati rimanenti fermi. Questo design fornisce un'indicazione visiva chiara della posizione aperta ed è spesso utilizzato in applicazioni di quadri elettrici.

• Tipo a Doppia Interruzione Laterale: Questo tipo ha contatti mobili che si interrompono su entrambi i lati dell'isolatore. Fornisce un isolamento più robusto ed è comunemente utilizzato in sottostazioni ad alta tensione dove l'isolamento affidabile è critico.

• Tipo Pantografo: Il tipo pantografo utilizza un meccanismo a forbice per separare i contatti. Questo design è particolarmente utile per applicazioni ad alta tensione in cui sono richieste grandi distanze tra i contatti per garantire un isolamento adeguato.

Test di Routine sugli Isolatori Elettrici ad Alta Tensione e sugli Interruttori di Terra

I test di routine vengono eseguiti per assicurare che gli isolatori elettrici ad alta tensione e gli interruttori di terra soddisfino i requisiti standard e specifiche. Questi test sono progettati per rivelare eventuali difetti nei materiali o nella costruzione senza compromettere le proprietà o l'affidabilità dell'equipaggiamento. Secondo gli standard IEC 62271-1 e IEC 62271-102, i seguenti test di routine sono tipicamente condotti:

Test Dielettrico sul Circuito Principale: Un test a corrente alternata a breve durata, con una frequenza di 50 o 60 Hz, viene applicato al circuito principale. La tensione di prova è specificata negli standard IEC pertinenti e dovrebbe essere regolata in base al fattore di altitudine.

Lo scopo di questo test è verificare la resistenza dielettrica dell'isolatore e assicurare che possa sopportare la tensione nominale senza rottura. I valori di tensione di prova sono forniti nelle tabelle standard, e il fattore di altitudine deve essere considerato per tenere conto della ridotta resistenza dielettrica dell'aria ad altezze maggiori.

• Test di Funzionamento Meccanico: Questo test assicura che l'isolatore possa funzionare correttamente nelle condizioni operative normali. Controlla la fluidità dei meccanismi di apertura e chiusura, nonché l'allineamento dei contatti. Il test verifica anche che l'isolatore possa gestire il numero specificato di operazioni senza guasti.

• Test di Innalzamento Termico: Questo test misura l'innalzamento termico dell'isolatore nelle condizioni di corrente nominale. L'obiettivo è assicurare che l'innalzamento termico non superi i limiti permessi, che potrebbero portare a sovraccarichi e a potenziali danni all'equipaggiamento.

• Test di Resistenza a Cortocircuito: Questo test valuta la capacità dell'isolatore di sopportare gli effetti termici ed elettrodinamici di un cortocircuito. Anche se gli isolatori non sono progettati per interrompere i cortocircuiti, devono essere in grado di rimanere intatti e isolare in modo sicuro la sezione del sistema colpita.

• Test di Funzionamento dell'Interruttore di Terra: Per gli interruttori di terra, viene eseguito un test separato per assicurare che l'interruttore possa collegare correttamente il sistema a terra. Questo test verifica l'affidabilità della funzione di terra, che è critica per la sicurezza durante le operazioni di manutenzione e riparazione.

• Test di Resistenza Isolante: Questo test misura la resistenza isolante tra parti attive e terra per assicurare che non ci sia corrente di fuga. Una resistenza isolante elevata indica che l'isolamento dell'isolatore è in buone condizioni.

• Ispettione Visiva: Viene eseguita un'ispezione visiva accurata per controllare eventuali danni fisici, corrosione o usura sull'isolatore e sui suoi componenti. Questa ispezione aiuta a identificare eventuali problemi che potrebbero influire sulle prestazioni o sulla sicurezza dell'equipaggiamento.

Importanza dei Test di Routine

I test di routine sono essenziali per assicurare che gli isolatori elettrici ad alta tensione e gli interruttori di terra funzionino correttamente e possano svolgere in modo sicuro le loro funzioni di isolamento. Questi test sono tipicamente eseguiti presso la fabbrica del produttore, ma, d'accordo, possono essere eseguiti anche in loco. I test aiutano a identificare eventuali difetti o debolezze nell'equipaggiamento prima che venga installato o messo in servizio, assicurando che il sistema elettrico funzioni in modo affidabile e sicuro.

Aderendo agli standard IEC 62271-1 e IEC 62271-102, i produttori e gli operatori possono mantenere l'integrità e le prestazioni degli isolatori elettrici ad alta tensione e degli interruttori di terra, migliorando così la sicurezza e l'efficienza complessiva del sistema elettrico.

Quando l'isolamento dell'isolatore e dell'interruttore di terra è fornito solo da isolatori a nucleo solido e aria a pressione ambiente, il test di resistenza alla tensione a frequenza industriale può essere omesso se le dimensioni tra le parti conduttrici - tra le fasi, attraverso dispositivi di commutazione aperti e tra le parti conduttrici e la struttura - vengono controllate mediante misurazioni dimensionali.

Test Dielettrici sugli Interruttori di Terra e sui Circuiti Ausiliari/Controlli negli Isolatori Elettrici ad Alta Tensione

1. Test Dielettrico sugli Interruttori di Terra

Quando si esegue un test dielettrico su interruttori di terra, la tensione di prova viene applicata con l'interruttore di terra in posizione aperta. Il test viene eseguito in due condizioni specifiche per assicurare un isolamento adeguato tra diverse parti dell'interruttore:

Tra Terminali Isolati Adiacenti (con Basi a Terra): La tensione di prova viene applicata tra terminali isolati adiacenti mentre le basi dell'interruttore sono a terra. Questo assicura che vi sia un isolamento sufficiente tra i terminali per prevenire eventuali cortocircuiti accidentali o rotture elettriche.

Tra Tutti i Terminali Isolati Collegati Insieme (con Basi a Terra): In questa condizione, tutti i terminali isolati sono collegati insieme, e la tensione di prova viene applicata tra questo gruppo di terminali e le basi a terra. Questo test verifica l'integrità isolante complessiva dell'interruttore, assicurando che non vi sia alcuna corrente di fuga tra i terminali e la terra.

2. Test Dielettrico sui Circuiti Ausiliari e Controlli nel Meccanismo Operativo

Ispettione e Verifica di Conformità

• Qualità dei Materiali e dell'Assemblaggio: Vengono ispezionati la natura dei materiali utilizzati nei circuiti ausiliari e controlli, la qualità dell'assemblaggio, il finitura e eventuali rivestimenti protettivi contro la corrosione. Questo assicura che i componenti siano adatti al loro uso previsto e non si deteriorino nel tempo.

• Isolamento Termico: Viene eseguita un'ispezione visiva per verificare l'installazione soddisfacente dell'isolamento termico. Un isolamento termico adeguato è cruciale per prevenire il sovraccaloramento e garantire la longevità dell'equipaggiamento.

• Routatura dei Conduttori e Cavi: Vengono controllati la routatura dei conduttori, cavi e riscaldamenti per assicurare che siano installati correttamente e non presentino rischi di danni o interferenze. Vengono inoltre eseguiti controlli di resistenza sui riscaldamenti per verificare che funzionino correttamente.

Test Funzionali

• Funzionalità dei Circuiti a Bassa Tensione: Viene eseguito un test funzionale su tutti i circuiti a bassa tensione, inclusi relè, contattori e magneti di interblocco, per verificare che i circuiti ausiliari e controlli funzionino correttamente in connessione con altre parti dell'interruttore. Il meccanismo di interblocco deve essere inoltre controllato per assicurare che funzioni come previsto.

• Protezione contro il Rischio Elettrico: Vengono eseguite ispezioni visive per verificare che vi sia una protezione adeguata contro il contatto diretto con il circuito principale e che le parti dell'equipaggiamento ausiliario e di controllo, che possono essere toccate durante l'operazione normale, siano accessibili in sicurezza. Questo assicura che gli operatori siano protetti dal rischio elettrico.

Test Dielettrici sui Circuiti Ausiliari e Controlli

Test a Frequenza Industriale: Vengono eseguiti solo test a frequenza industriale sui circuiti ausiliari e controlli. La tensione di prova è di 1 kV o 2 kV con una durata di 1 secondo a una frequenza di 50 o 60 Hz. Questo test assicura che l'isolamento dei circuiti a bassa tensione possa sopportare la tensione nominale senza rottura.

3. Misurazione della Resistenza del Circuito Principale

Per il test di routine, viene misurata la caduta di tensione continua o la resistenza di ogni polo del circuito principale in condizioni il più possibile simili a quelle utilizzate durante il test di tipo. Specificamente: La temperatura dell'aria ambientale e i punti di misura dovrebbero essere il più possibile simili a quelli durante il test di tipo.
La resistenza misurata non dovrebbe superare 1,2 × Ru, dove Ru è la resistenza misurata prima del test di innalzamento termico. Questo assicura che la resistenza del circuito principale rimanga entro limiti accettabili, indicando che i contatti sono in buone condizioni e il circuito può trasportare la corrente nominale senza surriscaldamenti eccessivi.

4. Controlli di Progettazione e Visivi

Gli isolatori elettrici e gli interruttori di terra devono sottoporsi a controlli di progettazione e visivi approfonditi per assicurare che siano conformi alla specifica d'acquisto. Ciò include:

• Verifica della Conformità: Assicurarsi che tutti i componenti, materiali e costruzioni soddisfino i requisiti specificati come indicato nell'ordine d'acquisto o nel contratto.

• Ispettione dei Componenti: Controllare eventuali difetti visibili, come crepe, corrosione o assemblaggio improprio, che potrebbero influire sulle prestazioni o sulla sicurezza dell'equipaggiamento.

• Etichettatura e Segnalazione: Verificare che tutte le etichette, le segnalazioni e i tag di identificazione necessari siano presenti e leggibili, inclusi i valori di tensione, le istruzioni operative e i messaggi di avvertimento sulla sicurezza.

5. Test Operativi Meccanici

I test operativi meccanici vengono eseguiti per assicurare che gli isolatori o gli interruttori di terra funzionino correttamente entro i limiti di tensione e pressione di alimentazione specificati dei loro meccanismi operativi. Questi test vengono eseguiti senza tensione o corrente nel circuito principale. Vengono verificati i seguenti aspetti:

Prestazioni del Meccanismo Operativo

• Angolo dell'Albero di Uscita del Meccanismo Operativo: L'angolo di rotazione dell'albero di uscita del meccanismo operativo viene misurato per assicurare che sia conforme alle specifiche di progettazione. Questo assicura che i contatti si muovano nelle posizioni corrette durante le operazioni di apertura e chiusura.

• Misurazione della Coppia dell'Albero di Uscita del Meccanismo Operativo: La coppia richiesta per operare il meccanismo viene misurata per assicurare che cada entro i limiti specificati. Una coppia eccessiva può indicare problemi meccanici, mentre una coppia insufficiente può portare a un'operazione incompleta.

• Corrente del Motore del Meccanismo Operativo: La corrente assorbita dal motore durante l'operazione viene registrata per verificare che rimanga entro il range accettabile. Livelli di corrente anomali possono indicare problemi con il motore o l'alimentazione elettrica.

• Tempi di Operazione: Il tempo impiegato dall'isolatore o dall'interruttore di terra per completare un ciclo completo (chiusura-apertura) viene misurato. Questo assicura che il dispositivo funzioni entro i limiti temporali richiesti, che sono critici per la coordinazione e la protezione del sistema.

Cicli Operativi

I seguenti cicli operativi vengono eseguiti per testare l'affidabilità e la durata dell'isolatore o dell'interruttore di terra:

• 10 Cicli Chiusura-Apertura alla Tensione Minima di Alimentazione (85%): L'isolatore o l'interruttore di terra viene operato 10 volte al 85% della tensione nominale di alimentazione per assicurare che funzioni correttamente in condizioni di bassa tensione.

• 10 Cicli Chiusura-Apertura alla Tensione Massima di Alimentazione (110%): L'isolatore o l'interruttore di terra viene operato 10 volte al 110% della tensione nominale di alimentazione per verificare le sue prestazioni in condizioni di alta tensione.

• 50 Cicli Chiusura-Apertura alla Tensione Nominale di Alimentazione (100%): L'isolatore o l'interruttore di terra viene operato 50 volte alla tensione nominale di alimentazione per testare la sua affidabilità e durata a lungo termine in condizioni operative normali.

Durante questi cicli operativi, vengono registrate o valutate le seguenti caratteristiche:

• Tempo di Operazione: Il tempo impiegato per ogni ciclo chiusura-apertura viene misurato per assicurare la consistenza.

• Consumo Massimo di Energia: L'energia consumata dal meccanismo operativo durante ogni ciclo viene registrata per verificare che rimanga entro i limiti specificati.

• Operazione Manuale (se applicabile): Per gli isolatori con meccanismi manuali, viene registrata la forza massima richiesta per operare il dispositivo. Questo assicura che l'operazione manuale sia entro limiti sicuri ed ergonomici.

Contatti Ausiliari e Dispositivi Indicanti la Posizione

Viene verificata la corretta operazione dei contatti ausiliari e dei dispositivi indicanti la posizione (se presenti). Questi componenti forniscono feedback critico ai sistemi di controllo e devono funzionare in modo affidabile per assicurare il corretto funzionamento del sistema.

Ispettione Post-Test

Dopo aver completato i test operativi meccanici, nessuna parte dell'isolatore o dell'interruttore di terra dovrebbe essere danneggiata. Il dispositivo dovrebbe rimanere in buone condizioni di funzionamento, senza segni di usura, deformazione o malfunzionamento.

Misurazione della Resistenza del Circuito Principale

La resistenza del circuito principale viene misurata sia prima che dopo il test di resistenza meccanica. La resistenza non dovrebbe variare di più del 20% rispetto al valore misurato prima del test. Questo assicura che i contatti non si siano deteriorati o mal allineati durante il processo di test, il che potrebbe influire sulle prestazioni elettriche del dispositivo.

Considerazioni Speciali per Equipaggiamenti ad Alta Tensione

Per isolatori e interruttori di terra con una tensione nominale di 52 kV e superiore, i test operativi meccanici di routine possono essere eseguiti su sottoinsiemi. Ciò consente procedure di test più gestibili, pur assicurando che le prestazioni complessive del dispositivo soddisfino i requisiti standard.

Conclusione

Eseguendo questi controlli di progettazione e visivi approfonditi, nonché i test operativi meccanici, i produttori e gli operatori possono assicurare che gli isolatori elettrici ad alta tensione e gli interruttori di terra siano affidabili, sicuri e in grado di svolgere le loro funzioni previste in varie condizioni operative. Questi test aiutano a identificare eventuali problemi in anticipo, assicurando che l'equipaggiamento sia pronto per l'installazione e il servizio nei sistemi elettrici ad alta tensione.