Metodi di prova per interruttori a vuoto

Quando gli interruttori a vuoto vengono prodotti o utilizzati in campo, ci sono tre test utilizzati per convalidare la loro funzionalità: 1. Test di Resistenza ai Contatti; 2. Test di Resistenza a Elevata Tensione; 3. Test di Velocità di Perdita.

Test di Resistenza ai Contatti

• Durante il test di resistenza ai contatti, un micro-ohmetro viene applicato ai contatti chiusi dell'interruttore a vuoto (VI), e la resistenza viene misurata e registrata. Il risultato viene quindi confrontato con le specifiche di progettazione e/o i valori medi per altri interruttori a vuoto della stessa produzione.

• Questo metodo di prova assicura che la resistenza ai contatti di ciascun interruttore a vuoto risponda alle specifiche tecniche previste, garantendo così le sue prestazioni e affidabilità. Confrontando i risultati con i valori medi dello stesso lotto, è possibile identificare eventuali anomalie, consentendo l'adozione tempestiva di azioni correttive.

Test di Resistenza a Elevata Tensione

Nel test di resistenza a elevata tensione, una tensione elevata viene applicata ai contatti aperti dell'interruttore a vuoto (VI). La tensione viene gradualmente aumentata fino al valore di prova, e viene misurata qualsiasi corrente di fuga. I test in fabbrica possono essere eseguiti utilizzando impianti di prova ad alta tensione alternata o continua. I produttori offrono vari impianti di prova portatili per eseguire test ad alta tensione su interruttori a vuoto aperti. La maggior parte di questi impianti di prova sono impianti a corrente continua perché sono notevolmente più compatti e quindi più portatili degli impianti di prova ad alta tensione alternata.

Quando si utilizza una tensione di prova a corrente continua, una corrente di emissione di campo elevata da un punto microscopico affilato su un contatto può essere interpretata erroneamente come un segno che l'interruttore a vuoto sia pieno d'aria. Per evitare tale fraintendimento, l'interruttore a vuoto dovrebbe sempre essere sottoposto a prova con entrambe le polarità di tensione continua. Ciò significa che il test dovrebbe essere eseguito invertendo le polarità. Un interruttore difettoso pieno d'aria mostrerà correnti di fuga elevate in entrambe le polarità.

Un interruttore a buon funzionamento con un livello di vuoto appropriato potrebbe comunque mostrare una corrente di fuga elevata, ma generalmente solo in una polarità. Un interruttore con un piccolo punto affilato sul contatto produce una corrente di emissione di campo elevata solo quando agisce come catodo, non come anodo. Pertanto, ripetere il test invertendo le polarità preverrà qualsiasi fraintendimento dei risultati. La tensione di prova da utilizzare per testare un interruttore a vuoto dovrebbe seguire le raccomandazioni dei produttori di interruttori a vuoto.

Di seguito è riportato un esempio di un tester di interruttori a vuoto ad alta tensione, che va da 10 a 60 kV DC, fornito dalla società Megger:

Test di Velocità di Perdita (Test MAC)

Il test di velocità di perdita si basa sul Principio della Discesa di Penning, chiamato così in onore di Frans Michael Penning (1894-1953). Penning dimostrò che quando una tensione elevata viene applicata ai contatti aperti in un gas e la struttura dei contatti è circondata da un campo magnetico, la quantità di corrente che scorre tra le piastre è una funzione della pressione del gas, della tensione applicata e dell'intensità del campo magnetico.

Configurazione di Base del Test

La figura sottostante illustra la configurazione di base per il test di velocità di perdita di un interruttore a vuoto (VI). Per i test in campo, il VI viene posizionato all'interno di una bobina magnetica portatile fissa, oppure un cavo flessibile viene avvolto intorno al campione di prova un numero specifico di volte. Quando il test inizia, viene applicata una tensione continua elevata al VI, e viene misurata la corrente di fuga di base. Successivamente, durante una seconda applicazione di tensione continua elevata, viene applicato un impulso di tensione continua alla bobina del campo magnetico, e viene misurata la corrente totale durante questo impulso. La corrente ionica viene calcolata come la corrente totale meno la corrente di fuga. Poiché sia l'intensità del campo magnetico che la tensione applicata sono note, l'unica variabile rimanente è la pressione del gas. Se la relazione tra la pressione del gas e il flusso di corrente è nota, la pressione interna può essere calcolata in base alla corrente misurata.

Questo metodo di prova permette una valutazione precisa del livello di vuoto all'interno dell'interruttore a vuoto, assicurando le sue prestazioni e affidabilità. Confrontando le variazioni di corrente in condizioni diverse, è possibile rilevare efficacemente eventuali problemi di perdita, garantendo il funzionamento sicuro dell'equipaggiamento.

Anche gli interruttori a vuoto migliori (VI) avranno un certo livello di perdita, e questa perdita potrebbe essere sufficientemente lenta da far sì che il VI rispetti o superi la durata prevista dal produttore. Tuttavia, aumenti inaspettati della velocità di perdita possono ridurre significativamente la durata del VI. Quando i VI all'interno degli interruttori vengono sottoposti a test durante la manutenzione ordinaria utilizzando metodi tradizionali, tornano in servizio con la sola garanzia che funzioneranno in quel momento, senza fornire alcuna previsione sulle future prestazioni.

Vantaggi del Test di Velocità di Perdita

L'impostazione e l'esecuzione del test di velocità di perdita non sono più difficili di molti dei test in campo con cui il personale di manutenzione è già familiare, e i risultati sono estremamente accurati nella determinazione della pressione interna del VI. Con l'adozione continua del test di velocità di perdita, l'industria elettrica può aspettarsi di vedere un notevole miglioramento nell'efficienza della manutenzione e una riduzione del numero di guasti inaspettati dei VI.

Adottando il test di velocità di perdita, non solo si può garantire la funzionalità attuale dell'equipaggiamento, ma si forniscono anche dati predittivi cruciali sulle future prestazioni. Questo approccio non solo aiuta a prolungare la durata dell'equipaggiamento, ma contribuisce anche a sviluppare piani di manutenzione preventiva più efficaci, migliorando così l'affidabilità e la sicurezza complessiva del sistema.

La descrizione sopra è stata raffinata per trasmettere chiaramente e accuratamente le informazioni, migliorando la leggibilità. Evidenzia l'importanza del test di velocità di perdita e i suoi vantaggi rispetto ai metodi di prova tradizionali, evidenziando i potenziali impatti positivi sull'industria elettrica.

Utilizzo della Bobina Magnetica Rigida nel Test MAC sull'Intero Polo

La figura sopra mostra come la bobina magnetica rigida utilizzata nel test MAC può essere applicata all'intero polo quando l'interruttore a vuoto (VI) non è facilmente accessibile. Mentre molti interruttori a vuoto a media tensione in campo permettono l'applicazione della bobina a singoli VI o a singoli poli, alcuni non hanno spazio sufficiente o configurazione per accoglierlo.