1 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento (a) provino con vacuolo; (b) circuito equivalente; (c) tensione ai

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Università degli studi di PadovaDipartimento di ingegneria elettrica

G.Pesavento

CCC bca

,d

t

ε

εVV

c

bac

td Va Ca

Cb

Cc

V

a) b)

Va

Vc

Vsc

Vsc

+

-

c)

(a) provino con vacuolo; (b) circuito equivalente; (c) tensione ai capi del vacuolo con e senza scariche parziali

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G.Pesavento

Rivelazione delle scariche parziali

Supponiamo una sorgente di tensione alternata che alimenta, tramite un trasformatore, un provino di materiale solido isolante, nel cui interno si verificano delle scariche parziali. Le brusche variazioni di tensione che avvengono ai capi del vacuolo interessato non sono direttamente rilevabili; infatti, nelle ipotesi già enunciate relative ai valori delle capacità, ammettendo per il momento che l’insieme dei tre condensatori sia disaccoppiato dall’alimentazione, si avrebbe per effetto della scarica di Cc una perdita di carica che verrebbe compensata dal condensatore Ca con conseguente caduta di tensione che vale

VCC

CV c

ba

ba

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G.Pesavento

F

VaV

i(t), q

Cc

Cb

Ca

Ct

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G.Pesavento

F

V

M

Circuito di misura delleScariche parziali

Ck

Zm

Co

VoCt

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G.Pesavento

Ct

Co

Vo

Schema semplificato di calibratore

Q=V0 C0

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G.Pesavento

Il valore di un impulso di corrente è espresso dalla carica che esso trasporta; se vi fosse in origine un unico impulso ideale, la forma del segnale rilevato ai capi dell’impedenza Zm rappresenterebbe la risposta impulsiva del circuito di prova, e l’area dell’impulso sarebbe direttamente rilevabile dal valore massimo del segnale di misura, attraverso una costante determinata dalla taratura eseguita con una carica nota.

CLRCRO

VCROAmplificatorepassa banda

V0

V0 (t)

i(t)

Schema generale dell’impedenza di misura

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G.Pesavento

tsintcoseC

q)t(v t

L’andamento della tensione nel tempo non riproduce assolutamente la forma d’onda dell’impulso di corrente ma dipende sostanzialmente dalle caratteristiche dell’impedenza e della banda passante dell’amplificatore; ogni informazione relativa alla forma è quindi perduta mentre il massimo della tensione risulta proporzionale alla carica apparente. La stessa forma della tensione in uscita può essere variata per lo stesso impulso semplicemente aggiustando i valori dei parametri circuitali dell’impedenza di misura.

LCα1ωαLC

1β ;

2RC

1α 2

02

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G.Pesavento

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

Tempo t [us]

Ris

po

sta

Imp

uls

iva

[V]

10 1000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Frequenza f [kHz]

Imp

eden

za d

i T

rasf

erim

ento

No

rmal

izza

ta Z

(f)

FFTUscita Lin.Uscita Log.

400 410 420 430 440 450 460 470 480 4900

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Frequenza f [kHz]

Imp

eden

za d

i T

rasf

erim

ento

No

rmal

izza

ta Z

(f) FFT

IEC60270

0 50 100 150 200 250 300-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

Tempo t [us]

Ris

po

sta

Imp

uls

iva

[V]

Sistema a banda stretta

Sistema a banda larga

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G.Pesavento

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G.Pesavento

Circuito equivalente ad una sorgente di scariche parziali in un cavo

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G.Pesavento

Principio della localizzazione di una sorgente PD in un cavo

basato sulla riflettometria (TDR)

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G.Pesavento

L’impedenza, operando un filtraggio in frequenza, effettua una “pseudo integrazione”; sono attualmente disponibili sistemi che integrano il segnale con un integratore attivo preceduto da una impedenza in grado di riprodurre in modo abbastanza fedele il segnale. L’integratore elettronico deve essere riportato a zero sistematicamente altrimenti i vari contributi a gradino poterebbero l’uscita in saturazione.

Integratore attivo

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G.Pesavento

1

rivelatore

2

Ck Ct

V

Circuito di rilevazione a ponte

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G.Pesavento

Sovratensioni sostenute

Le sovratensioni sostenute sono transitori oscillanti poco smorzati a frequenza di rete, o prossima ad essa con durate che possono variare, secondo i dispositivi di protezione esistenti, da pochi periodi fino a qualche secondo. La loro importanza sta nel fatto che il loro valore massimo può condizionare il livello di protezione di alcuni tipi di scaricatori che non debbono intervenire al loro presentarsi, data l'energia che sarebbero chiamati ad assorbire. Esse, inoltre, possono risultare determinanti nella scelta dell'isolamento in atmosfera contaminata.• improvvise perdite di carico• disinserzione di carichi induttivi o inserzione di carichi capacitivi• chiusura di linee a vuoto• guasti monofase a terra• fenomeni di risonanza e autoeccitazione.

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G.Pesavento

Sovratensioni di manovra

•inserzione di linee•perdite di carico all'estremo di una linea•apertura di piccole correnti induttive•apertura di correnti capacitive•stabilirsi di guasti a terra.

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G.Pesavento

LE SOLLECITAZIONI DIELETTRICHE

V0

dV

f(V)

V

Densità di probabilità dei valori di sovratensione

1

p

0,5

p1

V1 V

Distribuzione cumulata dei valori di sovratensione

Se si considera un valore V0 di tensione, il termine f(V0)dV rappresenta la probabilità che la sovratensione abbia valore compreso nell’intervallo dV attorno a V0. Se Vm è il minimo valore che può assumere la sovratensione, l’integrale

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G.Pesavento

V

V

dV)V(f

m

0

;V

V

dV)V(f1

m

1

Generalmente la determinazione della distribuzione statistica delle sovratensioni viene effettuata già in fase di progetto su modelli di rete a mezzo di calcolatore numerico ( SPICE, EMTP) o con un "analizzatore di transitori di rete" (TNA – Transient Network Analizer) o con sistemi misti. In tale modo mediante una variazione sistematica dei parametri più importanti si può ottenere una più completa distribuzione statistica, arrivando anche ad individuare gli eventi più gravosi che

normalmente sono anche quelli meno probabili.

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G.Pesavento

Sovratensioni di manovra

Evento Punto considerato Valore massimo della sovratensione(p.u.)

Chiusura di linee in assenza di mezzi di controllo

All’estremità di manovra 2 ÷ 2,5

All’estremità aperta 2,4 ÷2,8

Richiusura trifase in assenza di mezzi di controllo

All’estremità di manovra 2,3÷ 3

All’estremità aperta 3 ÷3,7

Richiusura monofase in assenza di mezzi di controllo

All’estremità di manovra 1,5÷ 1,8

All’estremità aperta 1,8 ÷ 2,4

Chiusura di linee e richiusura trifase con interruttori dotati di resistore di preinserzione

All’estremità di manovra 1,6 ÷ 1,8


Chiusura di linee e richiusura trifase con interruttori dotati di più resistori di preinserzione

All’estremità di manovra 1, 2 ÷ 1,4


Apertura di linee a vuoto senza riadescamenti

Lato linea dell’interruttore manovrato

1,3

Apertura di linee a vuoto con riadescamenti

Valori confrontabili con quelli della richiusura trifase in assenza di mezzi di controllo

Apertura di trasformatori a vuoto Lato trasformatore manovrato 2 ÷ 2,3

Lato sbarre 1

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