Alta Tensione Prova | Prova a Bassissima Frequenza Corrente Continua Alta Frequenza Impulso o Transitorio
La domanda di energia elettrica sta aumentando rapidamente. Oggi è necessaria una grande quantità di energia elettrica per essere trasmessa da un luogo all'altro per soddisfare questa crescente domanda di potenza. La trasmissione massiva di energia può essere effettuata in modo più efficiente attraverso un sistema di trasmissione ad alta tensione di energia elettrica. Pertanto, il sistema ad alta tensione diventa un requisito essenziale per la trasmissione di energia. Le apparecchiature utilizzate in questi sistemi di trasmissione ad alta tensione, dovrebbero essere in grado di sopportare questo stress ad alta tensione.
Ma oltre a questa capacità normale di resistere alla tensione elevata, le apparecchiature ad alta tensione devono anche essere in grado di sopportare diverse sovratensioni durante il loro ciclo operativo. Queste diverse sovratensioni possono verificarsi in varie condizioni anomale.
Queste sovratensioni anomale non possono essere evitate, pertanto, il livello di isolamento delle apparecchiature è progettato e realizzato in modo tale che possa resistere a tutte queste condizioni anomale.
Per garantire le capacità di resistere a queste sovratensioni anomale, l'apparecchiatura deve sottoporsi a diverse procedure di test ad alta tensione.
Alcuni di questi test sono utilizzati per garantire la permittività, le perdite dielettriche per unità di volume e la resistenza dielettrica di un materiale isolante. Questi test vengono generalmente eseguiti su un campione di materiale isolante. Altri test ad alta tensione vengono eseguiti sull'intera apparecchiatura. Questi test servono a misurare e garantire la capacità, le perdite dielettriche, la tensione di rottura e la tensione di flashover dell'apparecchiatura nel suo complesso.
Tipi di Test ad Alta Tensione
Ci sono principalmente quattro tipi di metodi di test ad alta tensione applicati alle apparecchiature ad alta tensione e questi sono
Test a bassa frequenza sostenuta.
Test a corrente continua costante.
Test ad alta frequenza.
Test di impulso o onda d'urto.
Test a Bassa Frequenza Sostenuta
Questo test è generalmente eseguito alla frequenza di rete (in India è 50 Hz e negli Stati Uniti è 60 Hz). È il test ad alta tensione più comunemente utilizzato, eseguito su apparecchiature ad alta tensione. Questo test, ovvero il test a bassa frequenza sostenuta, viene eseguito su un campione di materiale isolante per determinare e garantire la resistenza dielettrica, le perdite dielettriche del materiale isolante. Questo test viene anche eseguito su apparecchiature ad alta tensione e isolatori elettrici ad alta tensione per garantire la resistenza dielettrica e le perdite di questi apparecchi e isolatori.
Procedura di Test a Bassa Frequenza Sostenuta
La procedura di test è molto semplice. Una tensione elevata viene applicata attraverso un campione di isolamento o apparecchiatura in prova mediante un trasformatore ad alta tensione. Un resistore è connesso in serie con il trasformatore per limitare la corrente di cortocircuito nel caso in cui si verifichi un guasto nell'apparecchiatura in prova. Il resistore è calibrato con tanti ohm quanto la tensione elevata applicata all'apparecchiatura in prova.
Ciò significa che la resistenza deve essere calibrata a 1 ohm / volt. Ad esempio, se applichiamo 200 kV durante il test, il resistore deve avere 200 kΩ, in modo che, in caso di cortocircuito, la corrente di guasto sia limitata a 1 A. Per questo test, la tensione elevata a frequenza di rete viene applicata al campione o all'apparecchiatura in prova per un periodo specifico lungo per garantire la capacità di resistere continuamente alla tensione elevata dell'apparecchiatura.
N.B.: Il trasformatore utilizzato per produrre una tensione estremamente elevata in questo tipo di test ad alta tensione, potrebbe non avere una potenza elevata. Anche se la tensione di uscita è molto elevata, la corrente massima è limitata a 1 A in questo trasformatore. A volte, vengono utilizzati trasformatori a cascata per ottenere tensioni estremamente elevate, se necessario.
Test ad Alta Tensione in Corrente Continua
Il test ad alta tensione in corrente continua è normalmente applicabile a quelle apparecchiature utilizzate nei sistemi di trasmissione ad alta tensione in corrente continua. Tuttavia, questo test è anche applicabile alle apparecchiature ad alta tensione in corrente alternata, quando il test ad alta tensione in corrente alternata non è possibile a causa di condizioni inevitabili.
Ad esempio, sul sito, dopo l'installazione delle apparecchiature, è piuttosto difficile organizzare l'energia ad alta tensione alternata poiché il trasformatore ad alta tensione potrebbe non essere disponibile sul sito. Pertanto, il test ad alta tensione con energia alternata non è possibile sul sito dopo l'installazione dell'apparecchiatura. In quella situazione, il test ad alta tensione in corrente continua è il più adatto.
Nei test ad alta tensione in corrente continua di apparecchiature in corrente alternata, una tensione diretta circa due volte la tensione nominale normale viene applicata all'apparecchiatura in prova per 15 minuti a 1,5 ore. Anche se il test ad alta tensione in corrente continua non è un sostituto completo del test ad alta tensione in corrente alternata, è comunque applicabile dove il test HVAC non è assolutamente possibile.
Test ad Alta Frequenza
Gli isolatori utilizzati nei sistemi di trasmissione ad alta tensione, possono subire un guasto o un flashover durante disturbi ad alta frequenza. I disturbi ad alta frequenza si verificano nel sistema ad alta tensione a causa di operazioni di commutazione o altre cause esterne. L'alta frequenza nella potenza può causare il guasto degli isolatori anche a tensioni comparativamente basse a causa di alte perdite dielettriche e surriscaldamento.
Pertanto, l'isolamento di tutte le apparecchiature ad alta tensione deve garantire la capacità di resistere alla tensione ad alta frequenza durante il suo ciclo di vita normale. Principalmente, l'interruzione improvvisa della corrente di linea durante la commutazione e i guasti a circuito aperto, causano un aumento della frequenza della forma d'onda della tensione nel sistema.
Si è scoperto che la perdita dielettrica per ogni ciclo della potenza è quasi costante. Quindi, ad alta frequenza, la perdita dielettrica al secondo diventa molto maggiore rispetto a quella della frequenza di rete normale. Questa perdita dielettrica rapida e ampia causa un surriscaldamento eccessivo dell'isolatore. Il surriscaldamento eccessivo alla fine porta al guasto dell'isolamento, potenzialmente con lo scoppio degli isolatori. Pertanto, per garantire questa capacità di resistere alla tensione ad alta frequenza, viene eseguito il test ad alta frequenza sulle apparecchiature ad alta tensione.
Test di Impulso o Onda D'urto
Ci può essere una grande influenza dei fulmini o delle onde d'urto sulle linee di trasmissione. Questi fenomeni possono provocare il guasto dell'isolatore della linea di trasmissione e possono anche attaccare il trasformatore di potenza elettrico collegato alla fine delle linee di trasmissione. I test di impulso o di onda d'urto sono test ad alta o estremamente alta tensione, eseguiti per investigare l'influenza dei fulmini o delle onde d'urto sull'attrezzatura di trasmissione.
Normalmente, i colpi di fulmine diretti sulla linea di trasmissione sono molto rari. Tuttavia, quando una nube carica si avvicina alla linea di trasmissione, la linea viene caricata in modo opposto a causa della carica elettrica all'interno della nube. Quando questa nube carica viene scaricata improvvisamente a causa di un colpo di fulmine nelle vicinanze, la carica indotta della linea non è più legata ma viaggia lungo la linea con la velocità della luce.
Quindi, si capisce che anche se il fulmine non colpisce direttamente il conduttore di trasmissione, ci sarà comunque un disturbo di sovratensione transitoria.
A causa del scarico del fulmine sulla linea o nelle vicinanze della linea, una forma d'onda frontale a gradino viaggia lungo la linea. La forma d'onda è mostrata di seguito.
Durante il viaggio di questa onda, si verifica uno stress ad alta tensione sull'isolatore. A causa di ciò, spesso si verifica una rottura violenta degli isolatori a causa di tale impulso di fulmine. Pertanto, è necessario eseguire una corretta indagine sull'isolatore e sulle parti isolate delle apparecchiature ad alta tensione, tramite test ad alta tensione.
L'impulso di fulmine è un fenomeno totalmente naturale, quindi non ha alcuna forma e dimensione predeterminata della tensione a fronte ripido. Pertanto, per eseguire questo test ad alta tensione, viene applicata una forma d'onda di tensione standard. Questa tensione standard potrebbe non avere alcuna somiglianza in altezza e forma con la tensione d'impulso effettiva dovuta ai fulmini o alle onde d'urto.
In Gran Bretagna, nella BSS 923:1940, la forma d'onda di test standard è espressa come 1/50 νsec, il che significa che la tensione raggiunge il suo picco entro 1 microsecondo e scende al 50% del suo valore di picco entro 50 microsecondi. Secondo gli standard indiani, la tensione d'impulso è espressa come 12/50 νsec. Ciò indica che la tensione raggiunge il suo picco a 12 microsecondi e torna al 50% del suo picco a 50 microsecondi.
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