Cosa sbagliano gli ingegneri sulla tecnologia di schermatura delle superfici

Cosa sbagliano gli ingegneri sulla tecnologia di schermatura delle superfici
interruttore sottovuoto a isolamento solido sbarra di rame
Quadro elettrico SIS

Introduzione

La tecnologia di schermatura superficiale nei quadri elettrici a isolamento solido è uno degli elementi di progettazione più importanti e meno compresi nell'ingegneria delle sottostazioni di media tensione: uno schermo semiconduttivo o metallico collegato a terra applicato alla superficie esterna del quadro elettrico. resina epossidica1 incapsulata e il modulo di commutazione che controlla la distribuzione del campo elettrico2 al confine dell'isolamento solido e fornisce la superficie esterna a tensione zero, sicura al tatto, che rende i quadri SIS fondamentalmente diversi da ogni altra tecnologia di quadri di media tensione in termini di sicurezza del personale. Eppure, nei capitolati di progetto, nelle guide alla selezione e nelle valutazioni degli appalti esaminati in centinaia di progetti di aggiornamento di sottostazioni, compare ripetutamente lo stesso gruppo di idee sbagliate in materia di schermatura superficiale - idee sbagliate che producono specifiche errate per i quadri SIS, valutazioni di sicurezza inadeguate e installazioni sul campo in cui il sistema di schermatura superficiale è stato compromesso da errori di installazione che hanno eliminato i vantaggi in termini di sicurezza e di prestazioni di isolamento che la tecnologia era stata progettata per offrire. L'errore più frequente degli ingegneri riguardo alla schermatura superficiale dei quadri SIS è quello di trattare lo schermo esterno collegato a terra come un rivestimento meccanico passivo piuttosto che come un sistema attivo di controllo del campo elettrico, la cui integrità, continuità e corretta connessione a terra sono fondamentali per le prestazioni dielettriche del quadro e per la sicurezza del personale quanto l'isolamento primario stesso. Per i progettisti di sottostazioni, i responsabili della sicurezza elettrica e i responsabili degli acquisti responsabili della selezione e dell'installazione dei quadri SIS nelle sottostazioni ad alta tensione, questa guida corregge le cinque idee sbagliate più importanti sulla tecnologia di schermatura superficiale con la precisione tecnica che la letteratura sulle guide alla selezione raramente fornisce.

Indice dei contenuti

Cos'è la tecnologia di schermatura superficiale dei quadri SIS e come controlla la distribuzione del campo elettrico?

Un'infografica tecnica intitolata 'SIS SWITCHGEAR: SURFACE SHIELDING TECHNOLOGY & ELECTRIC FIELD CONTROL' con due parti principali. La parte sinistra, 'IL PROBLEMA: ISOLAMENTO SOLIDO NON SALDATO', mostra una pericolosa tensione superficiale capacitiva e lo stress del campo elettrico su un modulo epossidico illustrativo con richiami alle formule, una mano di una persona che subisce una scossa e icone di fulmini. A destra, 'LA SOLUZIONE: SIS SURFACE SHIELDING (TOUCH-SAFE)', visualizza sia il 'SEMICONDUCTIVE COATING SHIELD (12-24 kV)' che il 'METALLIC SCREEN SHIELD (12-40,5+ kV)' con connessioni a terra, campi elettrici uniformi, mani stilizzate che si toccano in sicurezza, e le indicazioni 'IEC 61140 COMPLIANT' per la sicurezza al tocco <50V / <1V AC. Una tabella semplificata, intitolata 'PARAMETRI CHIAVE: CONFRONTO TRA TIPI DI SALDATURA', mette a confronto la resistività superficiale, il collegamento a terra, la tensione di contatto, l'idoneità alla tensione e la sensibilità ai danni per entrambi i tipi con icone e valori illustrativi. Il diagramma è vettoriale pulito, professionale e ricco di icone.
Schema della tecnologia di schermatura di superficie SIS

La schermatura superficiale nei quadri SIS è il sistema di strati conduttivi o semiconduttivi applicati alla superficie esterna dei moduli incapsulati in resina epossidica che svolge due funzioni simultanee e interdipendenti: controlla la distribuzione del campo elettrico all'interno dell'isolamento solido per evitare la concentrazione di tensioni al confine epossidico-aria, e presenta una superficie esterna continuamente messa a terra che elimina la tensione accoppiata capacitivamente che altrimenti si manifesterebbe sulla superficie esterna di un modulo di isolamento solido non schermato ad alta tensione.

Il problema del campo elettrico che la schermatura di superficie risolve

Senza schermatura superficiale, la superficie esterna di un modulo di isolamento solido in resina epossidica a 24 kV porterebbe una tensione superficiale ad accoppiamento capacitivo determinata dal partitore di tensione capacitivo formato tra il conduttore ad alta tensione e l'involucro del quadro elettrico collegato a terra:

Usurface=Uphase×CconductorsurfaceCconductorsurface+CsurfaceearthU_{superficie} = U_{fase} \times \frac{C_{superficie-conduttore}}{C_{superficie-conduttore} + C_{superficie-terra}}

Per un modulo epossidico a 24 kV di tensione di fase (13,9 kV) con geometria tipica, questa tensione superficiale accoppiata capacitivamente raggiunge i 2-6 kV - sufficiente a produrre una scossa elettrica pericolosa per il personale che tocca la superficie esterna e sufficiente a innescare una scarica parziale in corrispondenza delle irregolarità della superficie dove il campo elettrico locale supera la tensione di innesco della scarica parziale dell'aria sulla superficie epossidica.

Architettura del sistema di schermatura di superficie

La schermatura superficiale dei quadri SIS è realizzata in due configurazioni principali:

  • Rivestimento semiconduttivo3 scudo: Rivestimento epossidico o siliconico caricato con carbonio applicato alla superficie esterna del modulo incapsulato - resistività superficiale 10³-10⁶ Ω/quadrato; fornisce un accoppiamento capacitivo continuo con la terra attraverso lo strato semiconduttivo; conveniente per applicazioni da 12-24 kV
  • Schermo metallico: Uno schermo continuo in rame o alluminio o a rete incorporato o applicato alla superficie esterna del modulo epossidico e collegato alla barra di terra del quadro - fornisce una messa a terra a impedenza zero della superficie esterna; richiesto per 40,5 kV e oltre, dove la tensione superficiale accoppiata capacitivamente su un rivestimento semiconduttivo supera i limiti di tensione di contatto di sicurezza

Parametri tecnici chiave dei sistemi di schermatura di superficie

ParametroRivestimento semiconduttivoSchermo metallico
Resistività di superficie10³-10⁶ Ω/quadrato< 0,1 Ω/quadrato
Collegamento a terraCapacitivo (distribuito)Diretto (vincolato)
Tensione di contatto a tensione nominale< 50 V AC (IEC 61140)< 1 V AC
Idoneità alla classe di tensione12-24 kV12-40,5 kV
Sensibilità al dannoAbrasione - rimozione del rivestimentoMeccanica - discontinuità dello schermo
Conformità alla norma IEC 62271-200Tipo testato con rivestimento intattoTipo testato con schermo incollato

Standard di sicurezza di riferimento

IEC 611404 - Protezione contro le scosse elettriche - definisce il limite di tensione al tatto di 50 V CA che il sistema di schermatura superficiale deve mantenere sulla superficie esterna dei moduli dei quadri SIS in tutte le normali condizioni operative. Il sistema di schermatura superficiale è il controllo ingegneristico che garantisce la conformità alla norma IEC 61140 per i quadri a isolamento solido: senza di esso, le superfici esterne dei quadri SIS non sono sicure al tatto alle medie tensioni.

Quali sono i cinque errori ingegneristici più importanti sulle prestazioni della schermatura di superficie?

Un diagramma illustrativo che visualizza una pericolosa modalità di guasto in un quadro SIS ad alta tensione causata da uno schermo metallico superficiale discontinuo. Linee di scarica parziale caotiche di colore blu e viola si sprigionano da un'interruzione della continuità dello schermo in corrispondenza di un giunto del modulo, creando una traccia superficiale sull'isolamento epossidico e dimostrando le conseguenze di idee sbagliate in campo ingegneristico. Etichette dettagliate indicano i componenti chiave e gli stati di guasto.
SIS Errata concezione della schermatura di superficie Conseguenza

Queste cinque idee sbagliate compaiono nelle specifiche di progetto, nelle procedure di installazione e nei registri di manutenzione dei progetti di sottostazioni in ogni area geografica, ognuna delle quali produce una modalità di guasto specifica e prevedibile che la corretta comprensione della tecnologia di schermatura superficiale avrebbe evitato.

Errore 1 - “Lo schermo di superficie è solo un rivestimento di vernice”.”

L'idea sbagliata più diffusa considera lo schermo superficiale semiconduttivo o metallico come un rivestimento protettivo estetico o meccanico - equivalente alla vernice di un quadro elettrico - piuttosto che come un componente elettrico funzionale la cui integrità è critica quanto quella dell'isolamento primario.

La conseguenza: Il personale addetto alla manutenzione carteggia, abrade o applica vernice non conduttiva per ritocchi alle aree danneggiate del rivestimento semiconduttivo durante la manutenzione ordinaria - creando chiazze non schermate sulla superficie epossidica in cui il campo elettrico ritorna alla distribuzione incontrollata, la sollecitazione locale del campo supera la soglia di tolleranza del campo elettrico. scarica parziale5 e l'attività PD inizia al confine del patch. Una patch non schermata di 50 mm² sulla superficie di un modulo SIS a 24 kV produce una sollecitazione locale del campo elettrico di 4-8 kV/mm sul bordo della patch, ben al di sopra della soglia di innesco della PD di 1-2 kV/mm per l'aria sulla superficie epossidica.

Errore 2 - “La messa a terra con schermatura superficiale è facoltativa per le classi di bassa tensione”.”

Alcuni ingegneri specificano i quadri SIS a 12 kV senza richiedere il collegamento a terra della schermatura superficiale alla barra di terra del quadro, ritenendo che la classe di tensione inferiore produca una tensione superficiale ad accoppiamento capacitivo inferiore, “probabilmente abbastanza sicura”.”

La conseguenza: La norma IEC 61140 non prevede un'esenzione dalla classe di tensione per i limiti di tensione di contatto: il limite è di 50 V CA, indipendentemente dalla tensione del sistema. Un modulo SIS da 12 kV con uno schermo di rivestimento semiconduttivo non collegato presenta una tensione superficiale di 0,8-2,5 kV in condizioni operative normali - 16-50× il limite di tensione di contatto della IEC 61140. La valutazione “probabilmente abbastanza sicuro” non è un calcolo ingegneristico, ma un'ipotesi che elimina la funzione primaria di sicurezza del personale del sistema di schermatura superficiale.

Errore 3 - “Uno schermo metallico discontinuo fornisce comunque una schermatura adeguata”.”

Gli ingegneri che specificano i quadri SIS con schermo metallico a 40,5 kV talvolta accettano lacune nella continuità dello schermo - in corrispondenza delle giunzioni dei moduli, dei punti di ingresso dei cavi o dei danni meccanici - sulla base del fatto che lo schermo copre “la maggior parte” della superficie e fornisce “la maggior parte” dei benefici di schermatura.

La conseguenza: La schermatura del campo elettrico non è una funzione proporzionale alla copertura dello schermo: una fessura di 10 mm in uno schermo metallico continuo concentra l'intero campo elettrico non schermato nella posizione della fessura. La sollecitazione del campo in corrispondenza di una fessura dello schermo in un modulo SIS da 40,5 kV raggiunge i 15-25 kV/mm, sufficienti a innescare una scarica parziale in aria in corrispondenza della fessura che erode la superficie epossidica e progredisce fino a un guasto di tracciamento entro 500-2.000 ore di funzionamento.

Il caso di un cliente: Un ingegnere progettista di una sottostazione di un appaltatore EPC a Jiangsu, in Cina, ha contattato Bepto dopo che un pannello SIS da 35 kV ha sviluppato un segno di tracciamento visibile sulla superficie del modulo della sbarra incapsulata entro 8 mesi dalla messa in servizio. L'ispezione successiva al guasto ha individuato una fessura di continuità dello schermo di 15 mm nel punto di giunzione tra due sezioni di sbarre incapsulate; la fessura si era creata durante l'installazione quando la squadra di installazione aveva omesso il nastro di incollaggio dello schermo nel punto di giunzione del modulo. Il canale di tracciamento era avanzato di 35 mm dal bordo della fessura verso la terminazione del cavo. Il team tecnico di Bepto ha specificato la corretta procedura di incollaggio della continuità dello schermo e ha fornito il nastro di incollaggio di ricambio e l'adesivo conduttivo per la riparazione. L'installazione riparata ha funzionato per 30 mesi senza recidive.

Errore 4 - “La schermatura superficiale elimina la necessità di test di scarica parziale”.”

Alcune specifiche di appalto per i quadri SIS omettono il test di messa in servizio delle scariche parziali sulla base del fatto che il sistema di schermatura superficiale “previene la PD”, confondendo la funzione di schermatura superficiale (controllo della distribuzione del campo esterno) con la funzione di isolamento primario (prevenzione della PD interna alla colata epossidica).

La conseguenza: La schermatura superficiale controlla il campo elettrico al confine epossidico-aria, ma non previene le scariche parziali all'interno di vuoti, delaminazioni o inclusioni nella colata epossidica. La PD interna nei quadri SIS non è rilevabile con un'ispezione visiva e non è prevenuta dall'integrità della schermatura superficiale; per rilevarla è necessaria la misurazione delle scariche parziali IEC 60270 a 1,5× U0. Se si omette il test di messa in servizio della PD sulla base della presenza della schermatura superficiale, i difetti interni della fusione non vengono rilevati.

Errore 5: “Tutti i sistemi di schermatura superficiale dei quadri SIS sono equivalenti”.”

I tecnici che scelgono tra i prodotti SIS di diversi produttori a volte considerano la schermatura superficiale come una caratteristica standardizzata, presumendo che qualsiasi prodotto etichettato “SIS” con “schermatura superficiale” fornisca prestazioni equivalenti di controllo del campo elettrico e di sicurezza al tatto.

La conseguenza: Il design del sistema di schermatura superficiale, le specifiche del materiale e la verifica del test di tipo IEC variano in modo significativo tra i produttori: un rivestimento semiconduttivo con resistività superficiale di 10⁷ Ω/quadrato (limite superiore dell'intervallo accettabile) fornisce un controllo di campo sostanzialmente inferiore rispetto a un rivestimento a 10³ Ω/quadrato, e uno schermo metallico con incollaggio discontinuo in corrispondenza delle giunzioni dei moduli fornisce una protezione sostanzialmente inferiore rispetto a uno schermo con incollaggio continuo. Senza richiedere al produttore di fornire il rapporto di prova del tipo IEC 62271-200 che include la misurazione della tensione superficiale con il sistema di schermatura in funzione, la specifica non può verificare che il prodotto garantisca la conformità alla tensione di contatto IEC 61140.

Come specificare correttamente i requisiti di schermatura superficiale nei quadri SIS per progetti di sottostazioni ad alta tensione?

Un'infografica tecnica dallo stile grafico pulito, concepita come guida alla scelta della schermatura superficiale nei quadri a isolamento solido (SIS) per progetti di sottostazioni ad alta tensione. Presenta un'illustrazione dettagliata di un modulo di quadro SIS incapsulato con un titolo principale: "SIS SWITCHGEAR: SURFACE SHIELDING SPECIFICATION GUIDE". L'infografica è strutturata in modo logico e mostra come definire correttamente i requisiti (tensione di sistema, limiti di tensione di contatto), considerare le condizioni ambientali (interno controllato vs. esterno/inquinato) e verificare la conformità a standard e certificazioni. Il documento contrappone visivamente le due tecnologie chiave: rivestimento semiconduttivo e schermo metallico, evidenziando i parametri tecnici chiave. Piccole icone rappresentano test come le prove di tipo IEC e le scariche parziali.
Guida alle specifiche per la schermatura superficiale dei quadri SIS

Fase 1: Definizione dei requisiti elettrici e di sicurezza

Stabilire i parametri delle specifiche di schermatura della superficie in base ai requisiti elettrici e di sicurezza del progetto:

  • Tensione del sistema: Determina il tipo di schermatura minima: rivestimento semiconduttivo accettabile a 12-24 kV; schermo metallico richiesto a 40,5 kV.
  • Limite della tensione di contatto: Specificare la conformità alla norma IEC 61140 - massimo 50 V c.a. su qualsiasi superficie esterna accessibile alla tensione di esercizio nominale
  • Frequenza di accesso del personale: L'accesso del personale ad alta frequenza (percorsi di ispezione giornaliera adiacenti ai moduli SIS sotto tensione) richiede una schermatura metallica a tutte le classi di tensione - il collegamento a terra a bassa impedenza offre un margine di sicurezza maggiore rispetto al rivestimento semiconduttivo

Fase 2: Considerare le condizioni ambientali della sottostazione

  • Sottostazione interna a clima controllato: Schermatura del rivestimento semiconduttivo accettabile - temperatura e umidità stabili impediscono la degradazione del rivestimento
  • Sottostazione all'aperto o in ambiente non controllato: Schermatura metallica specificata - I raggi UV, i cicli termici e l'umidità degradano i rivestimenti semiconduttivi più rapidamente degli schermi metallici.
  • Sottostazione ad alto inquinamento (SPS Classe III/IV): Schermo metallico con giunzioni sigillate dei moduli: impedisce all'inquinamento conduttivo di colmare le lacune dello schermo alle interfacce dei moduli.

Fase 3: abbinare gli standard e le certificazioni

Per ogni prodotto SIS sottoposto a valutazione è necessario effettuare le seguenti verifiche:

Requisiti di certificazioneClausola di specificaDocumento di verifica
Test di tipo IEC 62271-200Test di tipo completo, compresa la misurazione della tensione superficialeRapporto di prova originale - non certificato di sintesi
Conformità alla tensione di contatto IEC 61140Tensione di superficie ≤ 50 V CA a tensione nominaleDati di misura nel rapporto di prova del tipo
Resistività del rivestimento semiconduttivo10³-10⁶ Ω/quadratoCertificato di prova del materiale del produttore
Continuità dello schermo metallicoDiscontinuità zero sui giunti dei moduliRegistro delle ispezioni in fabbrica
Test di scarica parziale< 10 pC a 1,5× U0Rapporto di prova IEC 60270

Scenari di sottoapplicazione

  • Sottostazione di distribuzione urbana: Schermo metallico SIS - alta frequenza di accesso del personale; ingombro ridotto critico; sicurezza al tatto non negoziabile in installazioni adiacenti al pubblico
  • Sottostazione per impianti industriali: Rivestimento semiconduttivo SIS a 12-24 kV - accesso controllato; ambiente interno stabile; ottimizzazione dei costi per un numero elevato di pannelli
  • Sottostazione per collettori di energia rinnovabile: Schermo metallico SIS a 35 kV - installazione all'aperto o semi-esterna; lunghi intervalli di manutenzione; durata dello schermo di 25 anni
  • Sottostazione ad alta quota (> 1.000 m): Schermo metallico SIS - la ridotta densità dell'aria aumenta il rischio di PD in superficie in corrispondenza delle discontinuità del rivestimento; lo schermo metallico elimina l'innesco di PD in superficie a livello di gap d'aria

Quali errori di installazione e manutenzione compromettono l'integrità della schermatura di superficie durante il servizio?

Un tecnico dell'Asia orientale in DPI utilizza meticolosamente un voltmetro elettrostatico ad alta impedenza, che mostra una lettura di '28 V AC' con stato 'PASS', per misurare la tensione di contatto superficiale su un modulo SIS (Solid Insulation Switchgear) all'interno di una moderna sottostazione. I richiami al testo esplicativo indicano i componenti chiave, illustrando la manutenzione precisa per evitare gli errori più comuni che compromettono la schermatura superficiale.
Misura precisa della schermatura superficiale SIS

Fasi di installazione e manutenzione

  1. Ispezione dell'integrità della schermatura prima dell'installazione: Prima dell'installazione, ispezionare tutte le superfici dei moduli incapsulati per verificare l'eventuale presenza di danni al rivestimento o di discontinuità dello schermo - scartare qualsiasi modulo che presenti un'abrasione visibile del rivestimento > 25 mm² o una fessura dello schermo > 5 mm; documentare i risultati dell'ispezione con fotografie
  2. Incollaggio a schermo in corrispondenza delle giunzioni dei moduli: Applicare il nastro di incollaggio conduttivo specificato dal produttore su tutte le giunzioni modulo-modulo - verificare una sovrapposizione del nastro ≥ 50 mm su ciascun lato della giunzione; misurare la resistenza della giunzione < 1 Ω con un ohmmetro calibrato a bassa resistenza prima dell'assemblaggio del pannello
  3. Verifica del collegamento a terra: Verificare che il collegamento a terra della schermatura superficiale alla barra di terra del quadro sia realizzato con il conduttore specificato dal produttore e sia serrato al valore specificato - misurare la resistenza del collegamento a terra < 0,5 Ω; registrare nel verbale di messa in servizio dell'impianto
  4. Misurazione della tensione di contatto alla messa in servizio: Misurare la tensione superficiale su tutte le superfici accessibili del modulo incapsulato con un voltmetro ad alta impedenza alla tensione nominale di esercizio - confermare < 50 V CA su tutte le superfici; qualsiasi superficie che superi i 50 V CA richiede un'indagine immediata della continuità della schermatura e del collegamento a terra prima che sia consentito l'accesso del personale

Errori comuni da eliminare

  • Errore 1 - Riparazione del rivestimento semiconduttore danneggiato con vernice non conduttiva o stucco epossidico: Qualsiasi materiale di riparazione applicato a un'area di rivestimento danneggiata deve avere una resistività superficiale compresa nell'intervallo di specifiche 10³-10⁶ Ω/quadrato - utilizzare solo il composto di riparazione conduttivo fornito dal produttore; la riparazione non conduttiva crea una chiazza non schermata che avvia la PD
  • Errore 2 - Omissione del nastro di schermatura sulle giunzioni dei moduli durante l'installazione: Il nastro di giunzione dei moduli non è un hardware opzionale: è l'elemento di continuità che impedisce la modalità di guasto PD dello screen gap; la sua omissione è l'errore di installazione più comune che produce i guasti di tracciamento superficiale dei primi anni di vita del quadro SIS.
  • Errore 3 - Esecuzione della misura della tensione di contatto con un multimetro standard: I multimetri standard hanno un'impedenza d'ingresso di 10 MΩ, insufficiente per misurare accuratamente la tensione superficiale accoppiata capacitivamente su uno schermo con rivestimento semiconduttivo; utilizzare un voltmetro elettrostatico ad alta impedenza (> 1 GΩ di impedenza d'ingresso) per misurare la tensione al tatto su moduli schermati con rivestimento semiconduttivo

Un secondo caso di cliente: Un responsabile degli acquisti di un operatore di rete regionale di Shandong, in Cina, ha contattato Bepto per valutare due proposte di quadri SIS concorrenti per l'ammodernamento di una sottostazione di distribuzione urbana da 10 kV - entrambi i prodotti erano etichettati come “SIS schermati in superficie” nel materiale di marketing del produttore. La valutazione di Bepto ha richiesto i rapporti di prova del tipo IEC 62271-200 per entrambi i prodotti e ha riscontrato che il rapporto di un produttore includeva dati di misurazione della tensione superficiale che confermavano 38 V CA alla tensione nominale - conforme alla norma IEC 61140. Il rapporto del secondo produttore non conteneva dati di misurazione della tensione superficiale - il test di tipo era stato eseguito senza il collegamento a terra della schermatura superficiale, rendendo le prestazioni di sicurezza al tatto non verificate. Bepto ha raccomandato il prodotto certificato; l'operatore di rete ha adottato il requisito di misurazione della tensione superficiale IEC 61140 come clausola di specifica obbligatoria per tutti i futuri acquisti di quadri SIS.

Conclusione

La tecnologia di schermatura superficiale dei quadri SIS non è un rivestimento passivo, ma un sistema attivo di controllo del campo elettrico la cui integrità, continuità e corretta connessione a terra determinano l'affidabilità dielettrica dell'isolamento solido e la sicurezza al tatto del quadro per ogni persona che lavora nella sottostazione. Le cinque idee sbagliate corrette in questa guida - trattare la schermatura come un elemento estetico, omettere la messa a terra nelle classi di tensione più basse, accettare le discontinuità dello schermo, sostituire la schermatura con il test PD e supporre che tutti i sistemi di schermatura SIS siano equivalenti - producono ognuna guasti specifici e prevenibili, che la corretta disciplina di specifica e installazione elimina. Richiedete rapporti di prova del tipo IEC 62271-200 con dati di misurazione della tensione superficiale che confermino la conformità alla norma IEC 61140, specificate la schermatura metallica per applicazioni a 40,5 kV e ad alta frequenza di accesso, imponete l'installazione del nastro di schermatura su ogni giunzione del modulo, verificate la resistenza del collegamento a terra durante la messa in servizio e misurate la tensione di contatto su ogni superficie accessibile prima che sia consentito l'accesso al personale, perché il sistema di schermatura superficiale specificato correttamente, installato in modo completo e verificato durante la messa in servizio è il sistema che garantisce le prestazioni di sicurezza della sottostazione ad alta tensione che i quadri SIS sono stati progettati per fornire.

Domande frequenti sulla tecnologia di schermatura superficiale dei quadri SIS

D: Qual è la massima tensione di contatto ammissibile sulla superficie esterna di un modulo incapsulato di un quadro SIS in condizioni operative normali secondo la norma IEC 61140 e quale tipo di schermatura raggiunge in modo affidabile questo limite a 40,5 kV?

A: La norma IEC 61140 specifica una tensione massima di contatto di 50 V CA - la schermatura metallica dello schermo con collegamento diretto a terra raggiunge < 1 V CA a 40,5 kV; il solo rivestimento semiconduttivo a 40,5 kV supera tipicamente il limite di 50 V senza schermatura metallica supplementare.

D: Perché una fessura di 10 mm nello schermo metallico di un modulo di un quadro SIS da 35 kV rappresenta un difetto critico per la sicurezza e l'affidabilità dell'isolamento piuttosto che un'accettabile imperfezione minore nell'installazione?

A: Una fessura di schermatura di 10 mm concentra l'intero campo elettrico non schermato nella posizione della fessura - la sollecitazione locale del campo raggiunge 15-25 kV/mm a 35 kV, innescando una scarica parziale nell'aria in corrispondenza della fessura che erode la superficie epossidica e progredisce fino al cedimento della tracciabilità entro 500-2.000 ore di funzionamento.

D: Quale intervallo di resistività superficiale deve mantenere lo schermo di un rivestimento semiconduttivo su un quadro SIS per fornire un controllo efficace del campo elettrico a valori nominali di media tensione di 12-24 kV?

A: 10³-10⁶ Ω/quadrato - al di sotto di 10³ Ω/quadrato il rivestimento si avvicina alla conduttività metallica e può provocare correnti di circolazione; al di sopra di 10⁶ Ω/quadrato la messa a terra capacitiva distribuita diventa insufficiente per controllare le sollecitazioni del campo superficiale alle medie tensioni nominali.

D: La presenza di un sistema di schermatura superficiale correttamente installato e messo a terra sui quadri SIS elimina l'obbligo di effettuare il test di messa in servizio a scarica parziale IEC 60270 prima dell'accensione?

A: No - la schermatura della superficie controlla solo la distribuzione del campo esterno; non previene la PD interna all'interno di vuoti o delaminazioni nella colata epossidica; la misura della PD IEC 60270 a 1,5× U0 è obbligatoria indipendentemente dall'integrità della schermatura della superficie per rilevare i difetti interni della colata.

D: Quale strumento deve essere utilizzato per misurare la tensione di contatto su un modulo SIS schermato con rivestimento semiconduttivo e perché un multimetro digitale standard è inadeguato per questa misura?

A: È necessario un voltmetro elettrostatico ad alta impedenza con un'impedenza d'ingresso > 1 GΩ; un multimetro standard con un'impedenza d'ingresso di 10 MΩ carica la tensione superficiale accoppiata capacitivamente e legge valori artificialmente bassi che indicano falsamente la conformità alla norma IEC 61140 su una superficie non schermata o mal collegata a terra.

  1. Comprendere le caratteristiche dielettriche e meccaniche della resina fusa utilizzata nei moduli SIS.

  2. Scoprite come gli schermi di messa a terra controllano la concentrazione delle sollecitazioni elettriche al confine dell'isolamento.

  3. Esplora i requisiti di resistenza elettrica per un efficace controllo del campo nelle applicazioni di media tensione.

  4. Accedere allo standard di sicurezza internazionale per la protezione dalle scosse elettriche nelle installazioni elettriche.

  5. Ricercare i livelli di tensione ai quali inizia la rottura elettrica localizzata in ambienti gassosi.

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Jack Bepto

Salve, sono Jack, uno specialista di apparecchiature elettriche con oltre 12 anni di esperienza nella distribuzione di energia e nei sistemi a media tensione. Attraverso Bepto electric, condivido intuizioni pratiche e conoscenze tecniche sui principali componenti della rete elettrica, tra cui quadri elettrici, interruttori di carico, interruttori in vuoto, sezionatori e trasformatori per strumenti. La piattaforma organizza questi prodotti in categorie strutturate con immagini e spiegazioni tecniche per aiutare gli ingegneri e i professionisti del settore a comprendere meglio le apparecchiature elettriche e l'infrastruttura del sistema elettrico.

Potete raggiungermi all'indirizzo [email protected] per domande relative alle apparecchiature elettriche o alle applicazioni dei sistemi di alimentazione.

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