CIRCUITI DI PROVA PER TENSIONI ALTERNATE

La maggior parte dei circuiti utilizzati per le misurazioni di scariche parziali può essere derivata da uno qualsiasi dei circuiti di base riportati nelle figure da 5.4.2(1) a 5.4.2(4). Alcune varianti di tali circuiti sono indicate nelle figure 5.4.2(5) e 5.4.2(6). Ognuno di questi circuiti si compone principalmente di:

 un oggetto in prova che, generalmente, può essere considerato come una capacità Ca ;

 un condensatore d’accoppiamento Ck che deve essere progettato con bassa induttanza, o un secondo oggetto in prova C_a1 che deve essere simile all’oggetto in prova Ca. Ck o Ca1 dovrebbero presentare un livello sufficientemente basso di scariche parziali alla tensione di prova specificata, per consentire la misura dell’ampiezza specificata di scariche parziali. Un livello più elevato di scariche parziali può essere tollerato se il sistema di misura è in grado di distinguere le scariche dall’oggetto in prova e dal condensatore di accoppiamento e di misurarle separatamente;

 un sistema di misura con la sua impedenza di ingresso (e talvolta una seconda impedenza di ingresso per le configurazioni circuitali bilanciate);

 una sorgente di alimentazione ad alta tensione, con un livello di rumore di fondo sufficientemente basso per consentire la misura dell’ampiezza specificata di scariche parziali alla tensione di prova specificata;

 connessioni ad alta tensione, con un livello di rumore di fondo sufficientemente basso per consentire la misura dell’ampiezza specificata di scariche parziali alla tensione di prova specificata;

 un’impedenza o un filtro che può essere introdotto sul lato alta tensione, allo scopo di ridurre il rumore di fondo proveniente dalla sorgente di alimentazione.

Per ognuno dei circuiti di prova fondamentali per la misura delle scariche parziali, indicati nelle figura 5.4.2(1) e figura 5.4.2(3), il dispositivo di accoppiamento del sistema di misura può anche essere posto sul lato del terminale ad alta tensione, cosicché le posizioni del dispositivo di accoppiamento con Ca oppure Ck risultano scambiate, in questo caso sono utilizzati accoppiatori ottici per collegare il dispositivo di accoppiamento con lo strumento, come indicato in figura 5.4.2(1).

Dispositivo di accoppiamento CD in serie con il condensatore di accoppiamento COMPONENTI

U~ Alimentazione ad alta tensione

Zmi Impedenza di ingresso del sistema di misura CC Cavo di collegamento OL Collegamento ottico Ca Oggetto in prova Ck Condensatore di accoppiamento CD Dispositivo di accoppiamento MI Strumento di misura Z Filtro

Figura 5.4.2(1): Circuito di misura delle scariche parziali classico.

L’impedenza d’accoppiamento è posta in serie al condensatore d’accoppiamento. Si noti che l’impedenza è attraversata oltre che dalla corrente alla frequenza di prova anche dagli impulsi di corrente causati dalle scariche parziali.

Dispositivo di accoppiamento CD in serie con l’oggetto in prova COMPONENTI

U~ Alimentazione ad alta tensione

Zmi Impedenza di ingresso del sistema di misura CC Cavo di collegamento OL Collegamento ottico Ca Oggetto in prova Ck Condensatore di accoppiamento CD Dispositivo di accoppiamento MI Strumento di misura Z Filtro

Figura 5.4.2(2): Circuito di misura delle scariche parziali variante con impedenza di misura in serie all’oggetto in prova.

Tale circuito è poco utilizzato anche se formalmente identico al circuito di figura 5.4.2.1(1), in quanto il cedimento dell’oggetto in prova comporterebbe la comparsa della tensione di alimentazione ai capi dell’impedenza di misura con conseguenti rischi per la sicurezza degli operatori e delle apparecchiature impiegate.

Disposizione di un circuito bilanciato COMPONENTI

U~ Alimentazione ad alta tensione

Zmi Impedenza di ingresso del sistema di misura CC Cavo di collegamento OL Collegamento ottico Ca Oggetto in prova Ck Condensatore di accoppiamento CD Dispositivo di accoppiamento MI Strumento di misura Z Filtro

Figura 5.4.2(3): Circuito di misura delle scariche parziali bilanciato.

Tale circuito è costruito in modo tale che lo strumento di misura MI sia posto tra due dispositivi d’accoppiamento. I lati a bassa tensione dell’oggetto in prova e del condensatore di accoppiamento devono essere isolati da terra. Non è necessario che le loro capacità siano uguali, ma dovrebbero, preferibilmente, essere dello stesso ordine di grandezza e i fattori di perdita dielettrica, in particolare in rapporto alla loro variazione in funzione della frequenza, dovrebbero essere simili per ottenere i migliori risultati. Il circuito che è basato sulla reiezione di modo comune attraverso Ca e Ca1 e sull’amplificazione delle correnti di scariche parziali derivanti dall’oggetto in prova, ha il merito di eliminare parzialmente i disturbi esterni. Per regolare questa reiezione si può accoppiare una sorgente artificiale di scarica tra il terminale ad alta tensione e la terra. Le impedenze di ingresso variabili dei dispositivi equilibrati di accoppiamento sono quindi regolate fino a ottenere una lettura minima sullo strumento. Sono possibili rapporti di reiezione di circa 3 (per oggetti in prova totalmente diversi) a 1000 o anche più elevati (per oggetti in prova identici e ben schermati).

Disposizione di un circuito di discriminazione della polarità COMPONENTI

U~ Alimentazione ad alta tensione

Zmi Impedenza di ingresso del sistema di misura CC Cavo di collegamento OL Collegamento ottico Ca Oggetto in prova Ck Condensatore di accoppiamento CD Dispositivo di accoppiamento MI Strumento di misura Z Filtro

Figura 5.4.2(4): Circuito di misura delle scariche parziali con discriminazione della polarità degli impulsi.

La configurazione mostrata nella figura 5.4.2.1(4) è costituita da una combinazione dei due circuiti fondamentali di figura 5.4.2.1(1) e 5.4.2.1(2) . Essa comprende due capacità, una o entrambe delle quali può essere costituita dall’oggetto in prova. Esse sono collegate a due dispositivi di accoppiamento. Nel collegamento indicato, il lato a bassa tensione di entrambi i componenti è isolato da terra . Non è necessario che le due capacità siano uguali, ma dovrebbero essere, preferibilmente, dello stesso ordine. Il principio non si basa su un circuito equilibrato, ma esegue un confronto della direzione di flusso dei segnali di impulso rilevati nei due dispositivi di accoppiamento. (I segnali di modo comune vengono rilevati come aventi identica polarità; i segnali di scariche parziali da ciascuno dei componenti vengono rilevati come aventi polarità opposte.) Un sistema di abilitazione può quindi essere utilizzato per discriminare gli impulsi di scariche parziali provenienti dall’oggetto in prova dai disturbi provenienti da altri parti del circuito di prova.

Circuito di prova per misura alla presa di un passante COMPONENTI

U~ Alimentazione a bassa o ad alta tensione

Zmi Impedenza di ingresso del sistema di misura

CC Cavo di collegamento

Ck Condensatore di accoppiamento

Cm Capacità in parallelo con Zmi CD Dispositivo di accoppiamento

Ca Oggetto in prova MI Strumento di misura Z Filtro

Figura 5.4.2(5): Circuito di misura delle scariche parziali per trasformatori isolati in olio. La configurazione indicata in figura 5.4.2.1(5), applicabile a oggetti in prova dotati di passanti con ripartizione capacitiva, è equivalente a quella della figura 5.4.2.1(1), con l’eccezione che la capacità del passante è utilizzata al posto del condensatore di accoppiamento Ck. Se il passante ha una presa, il dispositivo di accoppiamento è collegato a tale terminale; in questo caso appare, attraverso l’impedenza di ingresso del disturbo di accoppiamento, un capacità Cm relativamente grande, in grado di influenzare la sensibilità della misura.

Circuito di prova per misura di oggetti in prova autoeccitati COMPONENTI

U~ Alimentazione a bassa o ad alta tensione

Zmi Impedenza di ingresso del sistema di misura CC Cavo di collegamento Ck Condensatore di accoppiamento CD Dispositivo di accoppiamento Ca Oggetto in prova MI Strumento di misura Z Filtro

Figura 5.4.2(6): Circuito di misura delle scariche parziali per oggetti in prova autoeccitati. La figura 5.4.2.1(6) mostra un circuito di prova nel quale la tensione di prova è indotta nell’oggetto in prova, per esempio un trasformatore di potenza o un trasformatore di misura. In linea di principio, essa è equivalente alla configurazione indicata nella figura 5.4.2.1(1) .

5.5 STRUMENTI DI MISURA