RILEVAZIONE VISIVA

Chiaramente la rilevazione visiva può essere fatta solo con l’effetto Corona e le scariche parziali superficiali.

Altrettanto chiaro è il fatto che, se viene effettuata la misura di scariche parziali in A.T. in una camera oscura, allora si possono vedere, rilevare e localizzare pure siti di scarica ultravioletti.

3.1.4.1 INTRODUZIONE

L’occhio umano è veramente sensibile alla luce ancora per un quarto d’ora dopo che è cominciato il buio. Tuttavia, la scarica parziale più piccola rilevabile è molto più facile da rilevare nel campo dai 500 ai 1000 pC che ai 10 pC.

3.1.4.2 FOTOGRAFIA

Le scariche parziali superficiali possono essere rilevate molto bene dalla fotografia. L’oggetto in prova viene posto in una camera oscura e l’obbiettivo della fotocamera viene aperto nel tempo di applicazione della tensione elevata.

In aggiunta l’oggetto in prova viene illuminato per un piccolo tempo cosicché verrà ottenuta una figura delle scariche parziali sovrapposta all’oggetto in prova stesso.

All’aumentare dell’alta tensione applicata, la prima scarica parziale che appare è più piccola di 3 pC.

Figura 3.1.4.2(1): Scariche parziali superficiali a3pC

b25pC c100pC

Fonte: Partial Discharge Detection in High Voltage Equipment – F.H. Kreuger 1989

Eseguendo questi test è possibile ottenere una sensibilità di rilevazione di scariche parziali superficiali di 1 pC. Il tempo di esposizione richiesto varia con l’ampiezza delle scariche parziali superficiali, mentre un tempo di esposizione di alcune ore è richiesto allo scopo di rilevare scariche parziali più piccole di 10 pC.

Il tempo di esposizione dipende anche dalla concentrazione delle scariche parziali; ad esempio scariche parziali dovute all’effetto Corona in uno spigolo dell’ordine dei 20 pC possono essere registrate in pochi minuti.

La relazione tra l’ampiezza della scarica parziale e la dimensione della figura non è stabilita, poiché tra l’altro è afflitta o meglio dipende dalla concentrazione delle scariche parziali, dalla loro frequenza di ripetizione e dal loro moto.

La localizzazione delle scariche parziali superficiali e per effetto Corona è ottima, molto migliore rispetto a quello che si può ottenere con altri metodi.

3.1.4.3 ESEMPI

La rilevazione luminosa delle scariche parziali può essere fatta solo su quelle visibili. Un esperimento classico, eseguito da Mason, coinvolge un film fotografico inserito in un film di materiale isolante nel quale è stato ricavato un difetto artificiale. Egli dimostrò che sulla pellicola fotografica si impressero delle figure di LICHTENBERG. Un secondo esperimento classico è quello che viene fatto sul terminale di un cavo fotografando le scariche parziali superficiali che possono presentarsi.

3.1.4.4 CONCLUSIONI

E’ necessario e fruttifero suddividere i vari metodi di rilevazione e localizzazione delle scariche parziali che possono essere fotografate.

3.1.4.5 IL FOTOMOLTIPLICATORE

La sensibilità di rilevazione luminosa delle scariche parziali può essere apprezzata usando il fotomoltiplicatore. Siccome la radiazione elettromagnetica emessa dalle scariche parziali è principalmente centrata sulla finestra dell’ultravioletto allora il fotomoltiplicatore è un ottimo rilevatore poiché presenta un elevato guadagno e una elevata sensibilità proprio sulle radiazioni ultraviolette.

Figura 3.1.4.5(1): Foto rilevatore con sistema di acquisizione impulso Fonte: Partial Discharge Detection in High-Voltage Equipment – F.H. Kreuger 1989

Subito dopo il fotomoltiplicatore, abbiamo un amplificatore di segnale, dopo di ché abbiamo un discriminatore d’impulsi, che distingue quelli voluti e quelli non voluti ed elimina quest’ultimi.

Esistono due tipologie d’impulsi non voluti:

 impulsi di rumore provenienti dal foto-catodo;  impulsi di rumore provenienti dai dinodi.

Gli impulsi di rumore generati dai dinodi sono più piccoli di quelli causati dalle scariche parziali per cui sono facilmente discriminabili e separabili, mentre gli impulsi di rumore generati dal fotocatodo non hanno alcuna correlazione con la fase della tensione di alimentazione. In altre parole esistono distinte correlazioni tra la fase dei foto impulsi voluti e la fase della tensione di alimentazione, sebbene il fattore di correlazione sia più piccolo dell’unità.

3.1.4.6 TABULATI

Dopo aver soppresso il rumore di fondo luminoso, verranno stampati un certo numero di impulsi come fossero piccole scariche parziali superficiali.

Figura 3.1.4.6(1): Diagramma dei foto impulsi di una piccola scarica parziale superficiale confrontati con i relativi impulsi di corrente di scarica parziale rilevati

Comparando queste letture con la rilevazione elettrica delle scariche parziali allo stesso tempo, possiamo capire che:

 esiste una stretta relazione tra rilevazione elettrica ed ottica che riguarda la localizzazione delle scariche parziali con tensione applicata sinusoidale;

 esiste una relazione lineare tra il numero di foto impulsi luminosi e l’ampiezza delle scariche parziali; questa può essere usata in casi specifici per calibrare il rilevatore ottico in pC;

 la sensibilità del sistema di rilevazione ottico aumenta con il tasso di ripetizione delle scariche parziali, dove possono essere raggiunte sensibilità da 0.05 pC a 0.005 pC;

la rilevazione ottica non è sempre praticabile poiché è richiesta oscurità durante e dopo i test, inoltre, il fotomoltiplicatore si satura facilmente con la luce e necessita di essere lasciato a riposo per alcune ore dopo i test.

3.1.4.7 FOTOMOLTIPLICATORE IN TENSIONE CONTINUA

Funziona molto bene per riconoscere scariche parziali nel polietilene in tensione continua, poiché il polietilene è sufficientemente traslucido perché passi una parte importante della radiazione luminosa. In questo caso, siccome le scariche parziali avvengono in tensione continua poche volte all’ora, cioè sono molto rade, allora questo è metodo si presta bene per eliminare i disturbi provenienti dall’esterno.

3.1.4.8 CONVERTITORE D’IMMAGINE

I convertitori d’immagine non solo amplificano la luce, ma rilevano anche la forma d’onda delle scariche parziali. Per questo motivo essi sono ottimi rilevatori e localizzatori di scariche parziali anche piccole sulla superficie di dielettrici trasparenti o traslucidi.

3.1.4.9 CONCLUSIONI

La rilevazione ottica o luminosa delle scariche parziali è un’eccellente metodo ausiliario per la rilevazione delle scariche parziali e per la loro localizzazione con una buona sensibilità senza effetti indesiderati dovuti ai disturbi elettrici.

La sensibilità può arrivare ad 1 pC. Molte altre parti più sofisticate come il fotomoltiplicatore e il convertitore d’immagini vengono usate in ricerca e raggiungono sensibilità di 0.01 pC.

I difetti principali sono:

 non misurano l’ampiezza delle scariche;  vedono solo scariche superficiali o Corona.

3.2 PRINCIPI DI RILEVAZIONE ELETTRICA DELLE