Come identificare e localizzare in maniera efficace i guasti ai cavi di alimentazione
I guasti ai cavi di alimentazione possono assumere forme diverse, ma alcuni sono più facili da identificare. I guasti permanenti su reti semplici, quali ad esempio i sistemi di illuminazione stradale in cui è noto il percorso dei cavi, sono spesso più facili da rilevare. Tuttavia, individuare i guasti ai cavi di alimentazione è raramente semplice e può risultare molto costoso, soprattutto in presenza di cavi sotterranei. Nel Regno Unito, scavare una singola buca in una strada urbana può costare decine di migliaia di sterline, mentre estrarre cavi interrati può raggiungere l'incredibile cifra di 4 milioni di sterline al miglio.
Qual è la soluzione? Un approccio strutturato alla diagnosi e all'individuazione dei guasti ai cavi, utilizzando moderne apparecchiature di test, è molto più efficiente e conveniente. Vediamo qual è la procedura.
Fase 1: Test iniziali
La prima fase di rilevamento dei guasti è relativamente semplice. Verificare la continuità e la resistenza a bassa tensione per confermare la presenza di un guasto. Evitare il ricorso a un test di isolamento ad alta tensione in questa fase, poiché ciò potrebbe modificare le caratteristiche del guasto, rendendone più difficile il rilevamento.
Fase 2: Uso di un riflettometro nel dominio del tempo (TDR)
Una volta confermata la presenza di un guasto, la fase successiva consiste nel localizzarlo utilizzando un riflettometro nel dominio del tempo. Un TDR invia un breve impulso a bassa tensione attraverso il cavo, misurando il tempo necessario affinché l'impulso venga riflesso dal guasto. Ciò consente di stimare la distanza del guasto dal punto di prova. I TDR sono particolarmente efficaci per identificare i guasti dovuti a circuiti aperti o cortocircuiti.
È buona norma memorizzare una traccia di riferimento prima di eseguire ulteriori test. Ciò consente di confrontare i dati in tempo reale con quelli registrati, facilitando l'identificazione di eventuali variazioni nelle condizioni del guasto.
Fase 3: TDR a doppio canale
Alcuni TDR, noti come riflettometri a doppio canale, possono testare due fasi di cavi contemporaneamente. Ciò facilita il confronto tra un circuito guasto e un circuito funzionante. I TDR a doppio canale, come il Megger CFL535G possono persino testare i circuiti sotto tensione, eliminando la necessità di ricorrere a filtri di blocco aggiuntivi.
Sebbene i TDR di base siano compatti ed economici, sono in grado di rilevare una percentuale significativa di guasti. Si tratta di un ottimo investimento per i progetti più piccoli, per i quali non è possibile acquistare apparecchiature avanzate.
Fase 4: Se il TDR non è in grado di rilevare il guasto
Se il guasto presenta una resistenza più elevata, un TDR non sarà in grado di rilevare il problema. Una soluzione è "condizionare" il guasto, bruciandolo per modificarne le caratteristiche. Tuttavia, questo metodo richiede una certa cautela, poiché potrebbe causare complicazioni durante i test successivi.
Fase 5: Metodi di riflessione ad arco e a corrente di impulso
Se le tecniche di base con i TDR non funzionano, è possibile ricorrere a metodi più avanzati come la tecnica di riflessione ad arco. Questo metodo consiste nell'invio di un impulso ad alta tensione lungo il cavo, che crea un arco temporaneo nel punto del guasto. L'arco si comporta come un guasto da cortocircuito, consentendo al TDR di individuarlo.
Un altro metodo, la tecnica a corrente di impulso, utilizza un impulso ad alta tensione per attivare una scarica esterna in corrispondenza del guasto. I segnali transitori generati mentre la scarica esterna attraversa il cavo e i relativi intervalli di tempo possono essere analizzati per stimare la distanza dal guasto.
Fase 6: Individuazione del guasto
Una volta determinata la distanza dal guasto, la sfida successiva consiste nell'individuare il punto esatto. Questa procedura prevede l'utilizzo di un generatore di sovratensione, comunemente noto come thumper, che invia impulsi ad alta tensione lungo il cavo. In corrispondenza del punto del guasto, gli impulsi provocano una scarica esterna, generando un rumore udibile, o colpo sordo, e un campo elettromagnetico. Questi ultimi possono essere rilevati utilizzando appositi ricevitori.
Per i cavi interrati, si ricorre spesso a un ricevitore a onde d'urto. L'operatore sposta questo dispositivo lungo il percorso del cavo fino a quando l'intensità del suono e il campo elettromagnetico non aumentano, indicando la posizione del guasto.
Fase 7: Casi speciali: cavi nei condotti e guasti da cortocircuito
Individuare i guasti nei cavi posizionati nei condotti può essere difficile, poiché il suono attraversa il condotto e rende più difficile individuare la posizione esatta. In tali casi, può essere più conveniente sostituire una sezione del cavo piuttosto che estrarre un cavo interrato.
Inoltre, non tutti i guasti producono un colpo sordo. Ad esempio, i guasti da cortocircuito non provocano scariche esterne e, pertanto, non viene emesso alcun suono o campo elettromagnetico da rilevare. In queste situazioni, l'utilizzo di un TDR con un rilevatore del percorso dei cavi può aiutare a determinare la distanza del guasto, ma diventa più difficile individuare la posizione esatta.
Perché investire nelle apparecchiature per la localizzazione dei guasti ai cavi?
Anche se individuare i guasti ai cavi di alimentazione è un'operazione spesso complessa, l'utilizzo di strumenti di test moderni e l'adozione di un approccio strutturato per la ricerca dei guasti possono semplificare la procedura in maniera significativa. Considerando i potenziali tempi di inattività e le perdite associate ai guasti dei cavi, investire in apparecchiature di localizzazione dei guasti più moderne è una decisione intelligente e conveniente.
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