Analisi delle condizioni degli interruttori isolati in gas

Collaborando con due aziende di distribuzione dell'energia, Syna e Westnetz, Megger ha sviluppato delle tecniche che consentono di determinare in modo sicuro ed economico le condizioni di interruttori automatici a media tensione sigillati. Queste tecniche, che consentono anche l'esecuzione di prove di prima apertura, si basano sul collegamento di un analizzatore di interruttori automatici Megger TM1800 o TM1700 al sistema di rilevamento della tensione (VDS) tramite un adattatore. Ciò apre un'intera gamma di nuove possibilità per gli operatori di sistemi, poiché significa che non è più necessario dedicare del tempo all'isolamento degli interruttori automatici per i test.

Una necessità definita per i test

Poiché i sistemi di interruttori automatici a media tensione isolati in gas sono alloggiati in involucri, è spesso impossibile utilizzare i metodi di analisi delle condizioni consolidati: il processo sarebbe semplicemente troppo laborioso, dispendioso in termini di tempo e poco economico.

Tuttavia, esiste una certa necessità di testare questi sistemi, poiché anche i componenti nominalmente esenti da manutenzione hanno bisogno di essere testati.

In effetti, la legge tedesca, così come la legge della maggior parte degli altri paesi, impone che tutte le apparecchiature di lavoro debbano essere testate regolarmente utilizzando test basati su una valutazione dei pericoli che potrebbero derivare dall'apparecchiatura. E gli interruttori automatici a media tensione isolati in gas rientrano sicuramente nella categoria delle apparecchiature di lavoro. Le nuove tecniche di test consentono agli utenti dei gruppi di comando di rispettare i propri obblighi legali, oltre a fornire informazioni preziose per agevolare una pianificazione efficace della manutenzione.
 

L'isolamento non è più necessario

Con le nuove tecniche, non è più necessario isolare gli interruttori automatici quando si valutano le loro condizioni. Lo strumento di test è collegato al sistema di rilevamento della tensione capacitiva tramite un adattatore. È inoltre collegato a una trigger box e, tramite pinze amperometriche, al sistema di interruttori automatici a media tensione. È possibile utilizzare un analizzatore di interruttori automatici TM1700 o un analizzatore TM1800, come mostrato nelle Figure 1 e 2. Tutti i parametri chiave possono essere misurati e registrati senza le lunghe procedure di isolamento e messa a terra necessarie con altri metodi di test. In più, non sono necessari collegamenti ai circuiti secondari.

Tecniche di test attuali

I metodi di test più comuni per gli interruttori automatici a media tensione includono misurazioni di temporizzazione e di resistenza dei contatti, ma entrambi i test richiedono tradizionalmente l'accesso elettrico ai collegamenti dei contatti principali. Nei sistemi isolati in aria, questo non è generalmente un problema. Inoltre, gli interruttori automatici isolati in aria possono spesso essere estratti dai gruppi di cui fanno parte, rendendo possibile scollegarli in modo sicuro da tutti i componenti che trasportano alte tensioni. In questi casi, è disponibile la gamma completa di opzioni di collegamento.

Anche se l'interruttore automatico non è di tipo estraibile, le moderne tecnologie di test garantiscono che il dispositivo sottoposto a test possa essere messo a terra su entrambi i lati non solo durante la fase di collegamento, ma, soprattutto, anche durante la procedura di test. Queste tecnologie includono la temporizzazione con il metodo DCM, una delle tecnologie DualGroundTM disponibili esclusivamente sugli strumenti Megger.

La sfida dei sistemi a media tensione isolati in gas

Sfortunatamente, le semplici opzioni di collegamento disponibili per gli interruttori automatici isolati in aria non sono disponibili per gli interruttori automatici in sistemi di commutazione isolati in gas e sigillati.

Tutti i componenti principali che entrano in contatto con alte tensioni sono racchiusi in un vano del gas a tenuta ermetica. L'accesso elettrico a questi componenti è teoricamente possibile tramite vani dei morsetti dei cavi, campi di riserva o percorsi simili. Nella migliore delle ipotesi comunque, tale accesso è generalmente disponibile solo durante le fasi di configurazione e messa in funzione e anche in questo caso è soggetto a molte restrizioni.

Queste opzioni non forniscono un approccio pratico per i test di routine e periodici, anche perché dovrebbe essere isolata la maggior parte del sistema piuttosto che il dispositivo sottoposto a test. In molti casi dovrebbe essere isolato l'intero sistema. Inoltre, stabilire l'accesso per le misurazioni tramite i collegamenti dei cavi è estremamente dispendioso in termini di tempo e spesso comporta più rischi che benefici. Ciò di cui hanno realmente bisogno gli operatori di sistemi a media tensione sono opzioni di test pratiche e concetti compatibili con la tecnologia di test che utilizzano attualmente. Non eseguire i test o eseguire solo test limitati non sono soluzioni soddisfacenti.

Nuove possibilità

L'approccio più spesso adottato per le misurazioni di temporizzazione in sistemi a media tensione isolati in gas e sigillati è quello di utilizzare il punto di misurazione capacitivo per i misuratori di tensione o un misuratore di tensione capacitivo integrato in conformità alla norma IEC 61243-5 VDE 0682-415. Questo metodo è stato sviluppato e testato esaustivamente da Syna e Westnetz, in collaborazione con Megger. I punti di misurazione capacitivi, chiamati anche sistema di rilevamento della tensione o semplicemente VDS, sono un'interfaccia sicura per i componenti ad alta tensione. Sono l'unico collegamento alla parte attiva del sistema, se non è presente alcun trasformatore di tensione.

Sono in uso diverse versioni del VDS, tra cui i tipi HR, MR e LRM, ma le proprietà elettriche di tutti i tipi sono state standardizzate. Sono disponibili adattatori per tutti i sistemi per portarli al moderno standard LRM. Nello sviluppo della nuova tecnologia di analisi per interruttori automatici a media tensione isolati in gas è stato quindi necessario sviluppare solo un adattatore di misurazione (Fig. 4) ai fini della compatibilità con il VDS LRM.

Per misurare i tempi di commutazione dell'interruttore automatico, vengono eseguite operazioni di test sul campo corrispondente senza carico, ma alla normale tensione di esercizio. I misuratori di tensione capacitivi sono utilizzati anche in sistemi isolati in aria, il che semplifica la convalida della nuova tecnica confrontando le misurazioni di temporizzazione tradizionali con le misurazioni ottenute tramite il VDS. Le variazioni rilevate sono in linea con le normali tolleranze per le misurazioni tradizionali eseguite più volte sullo stesso interruttore automatico.

La Fig. 5 mostra un esempio di tale confronto per una marca e un'operazione di interruzione.

Come mostra il grafico, parametri quali la corrente di sgancio e il funzionamento dei contatti ausiliari possono essere registrati nel modo consueto durante la misurazione dei tempi di commutazione tramite il VDS. Sono inoltre possibili misurazioni sincrone di tempo-corsa.

Un importante vantaggio delle misurazioni di temporizzazione effettuate tramite il VDS è la possibilità di eseguire misurazioni di prima apertura. Per "prima apertura" si intende l'operazione di prima interruzione eseguita dall'interruttore automatico dopo essere stato chiuso per molti anni. Questa operazione di interruzione può ora essere registrata, il che consente di identificare problemi come quelli causati dall'invecchiamento del lubrificante (resinificazione).

Ciò non era possibile con le tecniche di misurazione della temporizzazione tradizionali, in quanto era necessario isolare l'interruttore prima di poter eseguire la misurazione. Questo significa che, in passato, le misurazioni di prima apertura potevano essere eseguite solo registrando le correnti secondarie del trasformatore con delle pinze amperometriche. La configurazione di test con gli adattatori di misurazione VDS è notevolmente più rapida, semplice e sicura.

Commutazione sicura

Quando si eseguono misurazioni utilizzando il VDS, il sistema rimane eccitato. Questo ha il vantaggio di non richiedere l'isolamento in linea con le cinque norme di sicurezza. Ciò nonostante, tutte le procedure di bloccaggio e le funzioni di protezione devono essere comunque osservate.

Poiché le misurazioni di temporizzazione tradizionali venivano eseguite solo su interruttori automatici isolati, i comandi di commutazione venivano impartiti dal dispositivo di test. Tuttavia, è preferibile che l'analizzatore di interruttori automatici funzioni come un dispositivo di registrazione passivo, che non emette comandi di commutazione. Questi comandi vengono invece inviati dal sistema di controllo in loco o dalla sala di controllo; l'analizzatore riceve semplicemente i segnali di attivazione dal sistema.

Per facilitare l'esecuzione dei test in tutta sicurezza e per visualizzare chiaramente i risultati, è stata sviluppata una trigger box.  Questa è visibile accanto al set di test nella Fig. 6. Tutti i comandi di commutazione provenienti dal sistema per sezionatori, interruttori di messa a terra, interruttori multiposizione, interruttori automatici e motori a molla vengono instradati attraverso la trigger box e inviati all'ingresso di attivazione sull'analizzatore di interruttori automatici come comando raggruppato. Le correnti di intervento e del motore vengono registrate dall'analizzatore utilizzando le pinze amperometriche. Ciò significa che l'analisi basata sul campo di tutti i dispositivi di commutazione può essere eseguita in modo rapido, pratico e sicuro.
 

Conclusione

Le misurazioni di temporizzazione per interruttori automatici in sistemi a media tensione sigillati possono ora essere eseguite in modo rapido, sicuro e con il minimo sforzo utilizzando il VDS. Il conveniente adattatore di misurazione, la trigger box, è l'unico dispositivo richiesto in aggiunta agli analizzatori di interruttori automatici TM1800 e TM1700 esistenti. Le misurazioni di prima apertura possono ora essere eseguite automaticamente. La misurazione VDS, combinata con l'attivazione dal sistema sottoposto a test, consente una valutazione completa dei dispositivi di commutazione in sistemi MV-GIS e sta già dimostrando il suo valore nella pratica.

Klaus Spitzenberg - Megger Support, Germany