Sviluppi epici dei test per relè
Niclas Wetterstrand, business development
Il progresso è un'avventura meravigliosa ma, soprattutto nel settore della tecnologia elettrica, può succedere che i miglioramenti conseguiti in un'area generino sfide significative in un'altra. I recenti sviluppi dei relè di protezione hanno richiesto sforzi quasi epici per i produttori di apparecchiature di verifica. È stato necessario progettare prodotti in grado di testare i relè di nuova generazione in modo semplice, efficace e sicuro, mantenendo al contempo la versatilità necessaria per utilizzarli con i modelli precedenti.
Sul mercato è disponibile senza dubbio un'ampia scelta di apparecchiature di verifica per i relè di protezione; molti dei modelli più popolari sono realizzati da Megger. Avremmo quindi compreso se i membri del team di progettazione dell'azienda si fossero accontentati di riposare sugli allori per dedicarsi allo sviluppo di aggiornamenti senz'altro utili ma di entità relativamente minore.
Tuttavia, è giunta loro notizia che alcuni utilizzatori, esistenti e potenziali, delle apparecchiature di verifica per relè non erano affatto soddisfatti e che quindi era necessario e urgente trovare uno strumento innovativo che colmasse il divario crescente presente sul mercato.
Per alcuni operatori la necessità era poter effettuare test semplici sui relè di tensione e corrente, in quanto gli strumenti per test trifase di recente generazione erano così intelligenti da non poter essere ingannati iniettando una sola fase. Altri al contrario dovevano eseguire test su relè trifase collegati a una rete da 230 V CA, laddove gli strumenti più semplici non erano in grado di produrre una tensione di uscita sufficientemente elevata.
Molti operatori si sono lamentati di dover acquistare apparecchiature di verifica sofisticate, e quindi costose, solo per accedere ad alcune opzioni avanzate mentre, nell'uso abituale, non sarebbero mai riusciti a usare il restante 90% delle funzionalità. Una delle osservazioni più ricorrenti è stata proprio la necessità di riunire versatilità, semplicità e sicurezza.
Molti strumenti di verifica trifase possono essere configurati in modo da fornire tensioni e correnti più elevate per i test monofase, ma questo comporta generalmente dover sistemare un groviglio di cavi e connettori. Non è solo un'operazione dispendiosa in termini di tempo, sarebbe fin troppo facile commettere errori che potrebbero mettere a rischio lo strumento e l'operatore.
All'inizio non sembrava possibile produrre uno strumento dal prezzo ragionevole in grado di risolvere tutti questi problemi, ma gli intrepidi membri del team di progettazione delle apparecchiature di verifica per relè di protezione non si scoraggiano facilmente! Si sono dedicati a questa sfida con impegno e continuità finché non ha iniziato a prendere vita una soluzione pratica nella forma di una "cassetta degli attrezzi" multifunzione che potesse essere utilizzata per effettuare i test sui relè di protezione nelle sottostazioni.
Nello sviluppo di questa soluzione innovativa, i progettisti hanno preso in considerazione fattori chiave quali la necessità di effettuare i test sui sistemi di protezione dei relè di distribuzione moderni mediante iniezione secondaria trifase, nonché la necessità di apparecchiature di verifica in grado di fornire uscite ad alta potenza e ampiezza, da utilizzare per i test monofase sui trasformatori di corrente e tensione, e iniezione primaria nelle barre di distribuzione. E, naturalmente, era fin troppo chiaro che il passaggio dalla modalità trifase alla modalità monofase doveva essere rapido, semplice e sicuro.
L'idea di "cassetta degli attrezzi" era buona, ma come spesso accade trasformarla in realtà non era affatto semplice. In particolare, trovare un modo pratico per passare dalla modalità trifase alla modalità monofase senza uno scomodo intreccio di fili si è dimostrato sin dall'inizio un vero rompicapo.
Poi è arrivata l'ispirazione: non utilizzare fili flessibili, ma collegamenti rigidi per realizzare i collegamenti necessari! In un batter d'occhio, il problema del groviglio dei cavi è stato superato e, dopo alcuni bozzetti e misurazioni molto accurate, si è persino dimostrato possibile posizionare le prese dei collegamenti in modo tale da rendere fisicamente impossibile effettuare collegamenti errati. Queste idee semplici ma innovative avrebbero permesso di coniugare praticità con sicurezza e velocità, proprio come richiedevano gli utenti.
Un modo di pensare altrettanto innovativo è stato applicato ad altri aspetti della progettazione. Lo strumento è stato fornito con tre canali di corrente completamente isolati che possono essere collegati in serie o in parallelo e sono in grado di erogare 35 A CC o CA su una gamma compresa tra 10 e 600 Hz. La capacità massima è 250 VA e la tensione di conformità è 50 V a 5 A. Per i test monofase, le tre uscite collegate in parallelo possono erogare fino a 105 A per 10 secondi intermittenti o 60 A in continuo.
Lo strumento incorpora anche quattro generatori di tensione completamente isolati che, ancora una volta, possono essere collegati in serie o in parallelo. Singolarmente, forniscono fino a 300 V CC o CA da 10 a 600 Hz e hanno una capacità massima di 125 VA. Nelle applicazioni monofase, con tre dei generatori di tensione collegati in serie, è possibile produrre tensioni di uscita fino a 900 V, lasciando il quarto generatore di tensione disponibile per alimentare il relè. Come previsto, la frequenza, l'ampiezza e l'angolo di fase di tutte le fonti di tensione e corrente possono essere controllati in modo indipendente.
È un ottimo inizio, ma l'idea alla base di questa apparecchiatura era avere una "cassetta degli attrezzi" adatta a tutti gli usi tecnici, quindi era necessario aggiungere altri strumenti. Tali strumenti, che sono stati alla fine integrati, includono un amperometro analogico e un voltmetro analogico, oltre a funzionalità per la misurazione di un'ampia gamma di parametri quali angolo di fase, potenza attiva, reattiva e apparente, fattore di potenza, resistenza, reattanza e frequenza.
Per un'ulteriore versatilità, sono stati integrati anche un'uscita binaria e quattro ingressi binari programmabili in modo indipendente, con un timer a complemento che, se necessario, può essere utilizzato in modo indipendente dai generatori di corrente e di tensione. È stata inoltre incorporata una porta USB per gli aggiornamenti del firmware e per il caricamento e il download dei file dei test.
A questo punto il team di progettazione avrebbe potuto ritenersi soddisfatto delle specifiche hardware del nuovo strumento, ma l'hardware migliore del mondo ha poco valore se è difficile da usare, e in passato questo è stato un problema comune delle apparecchiature di verifica per i relè di protezione. Il team quindi ha voluto garantire con determinazione che l'interfaccia utente del nuovo strumento fosse intuitiva, semplice e facile da usare.
L'interfaccia è quindi incentrata su un touch screen da cui è possibile accedere a un'ampia gamma di strumenti di verifica virtuali preconfigurati, che permettono di scegliere la funzione di prova richiesta in modo rapido e semplice. Lo strumento virtuale principale fornisce test di temporizzazione e opzioni per stabilire manualmente i punti di ripresa e caduta di tensione del relè, oltre a funzionalità generali per la generazione, l'iniezione e la misurazione di correnti e tensioni.
Altri strumenti virtuali includono uno strumento di magnetizzazione per trasformatori di corrente, uno strumento di preguasto, uno strumento per l'aumento graduale (rampa) di tensione o corrente e uno strumento di sequenza. Viene fornito anche uno strumento di impedenza che consente di testare i relè direttamente dal piano di impedenza con conversione dell'impedenza nelle tensioni e nelle correnti eseguita automaticamente dall'apparecchiatura di verifica.
Sono supportati anche il controllo e la configurazione manuali completi; oltre al touch screen, lo strumento è dotato di una grande manopola rotante che può essere regolata secondo necessità per controllare i generatori di corrente e di tensione. Le configurazioni e i risultati dei test vengono archiviati nella memoria interna non volatile e possono essere facilmente trasferiti da e verso un PC tramite la porta USB dello strumento.
Una modalità avanzata permette di generare le armoniche. Quando si seleziona questa modalità, ogni singolo generatore di tensione o corrente può essere impostato in modo da produrre una forma d'onda armonica ed è possibile sovrapporre un secondo o persino un terzo livello di armoniche alla frequenza base.
Gli sforzi del team di progettazione Megger nello sviluppo del nuovo strumento, designato con il codice SVERKER900, saranno infine efficaci nello sconfiggere le sfide della complessità, dei costi elevati e della mancanza di versatilità tipici dei test per relè di protezione? Solo il tempo e il mercato potranno dirlo con certezza, ma i primi segnali sono favorevoli.
Il nuovo strumento sta già attirando l'attenzione per le applicazioni che includono la messa in servizio e la manutenzione delle sottostazioni di distribuzione e degli impianti di generazione, test per relè di protezione elettromeccanici, statici e digitali, tracciamento delle curve di eccitazione del trasformatore di corrente, misurazione del carico nei trasformatori di corrente, misurazione della polarità/direzione, misurazione dell'impedenza, test di iniezione monofase e trifase nelle apparecchiature di manovra, controllo dei valori di misurazione SCADA, esecuzione delle misurazioni della rete. Una vera e propria cassetta degli attrezzi per ogni tecnico!
