Garantire l'affidabilità e l'efficienza delle reti elettriche è fondamentale nella gestione delle infrastrutture moderne. Una delle tecniche più consolidate per valutare lo stato di salute dei cavi è il test a bassissima frequenza (VLF), un metodo fondamentale per individuare i punti deboli dell'isolamento, prevenire guasti imprevisti e prolungare la durata operativa dei sistemi di cavi.
Tradizionalmente, i cavi di alimentazione venivano testati utilizzando una tensione CA standard a 50/60 Hz, ma la forte componente capacitiva dei cavi rendeva questo approccio poco pratico per le diagnosi in campo. Negli ultimi 30 anni, il test a bassissima frequenza (VLF, Very Low Frequency) si è affermato come un’alternativa ampiamente riconosciuta, offrendo un metodo più efficiente per valutare l’integrità dei cavi, con requisiti di potenza inferiori e maggiore portabilità.
Oltre alla semplice rilevazione dei guasti, il test VLF è oggi un elemento chiave nella diagnostica dei cavi, consentendo alle utility di prendere decisioni di manutenzione consapevoli per migliorare la resilienza della rete.
In questo articolo esploreremo la storia del test VLF, il suo ruolo nella diagnostica dell’isolamento e come tecniche avanzate come la misura delle scariche parziali (PD) e l’analisi del tan delta completano questo metodo. Comprendere l’evoluzione del test VLF ti offrirà una visione più chiara di come esso supporti strategie di manutenzione proattiva e contribuisca a garantire un approvvigionamento energetico più affidabile.
Le origini del test VLF
Il test dei cavi a bassissima frequenza (VLF) a 0,1 Hz ha iniziato a diffondersi ampiamente all'inizio degli anni '90.
L’obiettivo principale di questo tipo di test era individuare difetti pericolosi per il funzionamento, causati dalla formazione di “alberi elettrici”, innescati a loro volta dal fenomeno del “water-treeing” nei cavi con isolamento plastico.
La prima generazione di cavi in polietilene reticolato (XLPE) presentava notevoli criticità legate alla presenza di molecole d’acqua intrappolate nell'isolante durante il processo di produzione.
Sotto l’effetto combinato del campo elettrico, del calore e di altri sottoprodotti, queste molecole d’acqua portavano alla formazione di “alberi d’acqua” nell’isolamento. Col tempo, gli alberi d’acqua degradavano le proprietà isolanti del materiale fino a trasformarsi in alberi elettrici, che potevano provocare la rapida rottura dell’isolamento e quindi guasti improvvisi dei tratti di cavo.
All’inizio degli anni ’90, con il crescere dei guasti causati da questi fenomeni, la ricerca accademica si concentrò sull’identificazione di soluzioni per prevenire il treeing nei cavi futuri.
All’epoca, non erano ancora disponibili misure diagnostiche sensibili applicabili in campo, per cui il test dei cavi rappresentava l’unico metodo efficace per verificarne l’idoneità all'esercizio. Questo processo consentiva di far emergere eventuali difetti durante il test, piuttosto che durante il normale funzionamento, prevenendo così interruzioni impreviste.
Oggi i processi produttivi dei cavi XLPE sono stati significativamente migliorati, riducendo drasticamente il rischio di intrappolamento dell’acqua nell'isolamento. Di conseguenza, la formazione di alberi d’acqua è ora inesistente o trascurabile. Tuttavia, il test VLF di tenuta (withstand) viene ancora eseguito sui cavi di nuova installazione per rilevare eventuali difetti dovuti a errori di assemblaggio e garantire un’avviamento sicuro del sistema.
Dal test alla diagnostica
Se l’obiettivo primario del test dei cavi è quello di identificare e far emergere i difetti pericolosi per il funzionamento, la diagnostica dei cavi si concentra invece sull’individuazione dei problemi senza compromettere l'integrità del sistema.
La diagnostica mira a rilevare e localizzare potenziali anomalie nei cavi, garantendo al contempo il mantenimento delle proprietà isolanti.
Nel corso degli anni, la ricerca ha dimostrato che errori di assemblaggio, che non causano immediatamente la rottura elettrica, rappresentano spesso la causa principale dei guasti nei cavi.
Questi difetti si sviluppano nel tempo e non possono essere rilevati con il test standard dei cavi. Ed è proprio in questo contesto che la diagnostica delle scariche parziali (PD) diventa fondamentale.
Gli errori di assemblaggio negli accessori dei cavi possono infatti provocare scariche parziali, che accelerano l’invecchiamento degli accessori stessi, portandoli infine al guasto.
Le tecniche avanzate di misura delle scariche parziali consentono di rilevare e localizzare in modo efficiente tali fenomeni, permettendo di identificare quali accessori potrebbero guastarsi in futuro — senza spingere il cavo oltre il limite di rottura né richiedere interventi immediati.
Un altro strumento diagnostico molto efficace è la misura del tan delta, che valuta l’invecchiamento globale dell'isolamento dei cavi attraverso la misurazione delle sue perdite dielettriche. Perdite elevate possono indicare un deterioramento dell’isolamento o l’ingresso di umidità, che potrebbero portare a guasti a cascata.
Le misure di tan delta forniscono informazioni preziose sul processo di invecchiamento del cavo, consentendo di prendere decisioni più consapevoli in termini di gestione degli asset e contribuendo a prevenire guasti futuri.
L’evoluzione della gestione degli asset dei cavi
La gestione degli asset dei cavi è passata da semplici test di tenuta a tecniche diagnostiche avanzate, in grado di fornire una visione molto più dettagliata dello stato dei cavi.
Con il miglioramento dei processi produttivi che ha ridotto i rischi tradizionali, la diagnostica moderna — come la misura delle scariche parziali e del tan delta — svolge oggi un ruolo cruciale nell’individuazione dei guasti emergenti prima che si verifichino.
Attraverso una combinazione di test e diagnostica, è possibile aumentare l'affidabilità, ridurre al minimo le interruzioni e prolungare la vita utile delle infrastrutture di cablaggio.
Non perderti il prossimo articolo della nostra serie dedicata al test e alla diagnostica dei cavi MT, in cui esploreremo quattro tecniche chiave per il test e la diagnostica dei cavi e vedremo come possono aiutarti a mantenere le tue reti sempre operative.