Test dei giunti per cavi di media tensione: dagli standard alle prestazioni nel mondo reale

I giunti per cavi di media tensione affidabili sono essenziali per garantire prestazioni a lungo termine della rete. Per verificare che siano in grado di operare sotto le sollecitazioni elettriche, termiche e meccaniche che si verificano in esercizio, è necessario sottoporli a test approfonditi prima della loro installazione sul campo.

Spinte dall’elettrificazione, dall’integrazione delle fonti di energia rinnovabile e dalla crescente congestione della rete, le reti di media tensione operano oggi in condizioni più complesse e dinamiche che mai. I profili di carico sono meno prevedibili, i livelli di utilizzo sono più elevati e la tolleranza ai guasti è in diminuzione. Inoltre, fattori legati al clima, come le condizioni del terreno, i livelli di umidità e le variazioni di temperatura, introducono ulteriori sollecitazioni alle infrastrutture interrate.
In questo contesto, i test svolgono un ruolo fondamentale nel verificare che i giunti per cavi siano conformi ai requisiti elettrici, termici e meccanici definiti dagli standard internazionali.

Norme che regolano i test dei giunti per cavi in media tensione e la validazione delle prestazioni

Prima di essere installati sul campo, i giunti per cavi sono sottoposti a un programma completo di prove progettato per convalidarne l’integrità elettrica, il comportamento termico e la robustezza meccanica.
Questi test non sono arbitrari. Sono definiti da norme riconosciute a livello internazionale, come le CENELEC HD 628 e HD 629, che specificano sia le procedure di prova sia i valori prestazionali richiesti.
Oltre alle norme europee, la IEEE 404 è ampiamente utilizzata come riferimento internazionale per la valutazione delle prestazioni dei giunti per cavi. Mentre le norme CENELEC, come la HD 629, definiscono sequenze di prova standardizzate per le applicazioni europee, la IEEE 404 pone una forte enfasi su condizioni di prova complete e spesso più severe, includendo una valutazione dettagliata delle prestazioni dell’isolamento e dei sistemi di schermatura e di tenuta.
Di conseguenza, i giunti per cavi testati secondo la IEEE 404 dimostrano un’affidabilità comprovata non solo in condizioni standard, ma anche in presenza di sollecitazioni elettriche, termiche e ambientali più estreme.

Un approccio strutturato alla validazione

Gli standard CENELEC per i test dei giunti per cavi sono generalmente suddivisi in due categorie principali:
• BI Test elettrici
• BII Test di cortocircuito
Ogni test viene eseguito su una sezione di cavo separata con un giunto per cavi completamente installato, garantendo che i risultati riflettano le condizioni reali di installazione.

Test elettrici: invecchiamento sotto sollecitazioni controllate

I test elettrici seguono un processo strutturato in tre fasi:
  1. Test iniziale di tensione
  2. Prova a cicli di carico
  3. Test finale di tensione
Il primo test di tensione verifica se il giunto per cavi è stato correttamente fabbricato e installato.
Durante la prova a cicli di carico, al cavo viene applicata una corrente ciclica. Ciò provoca il riscaldamento del conduttore, dell’isolamento del cavo e del giunto per cavi, seguito da un periodo di raffreddamento senza corrente fino a quando l’insieme ritorna verso la temperatura ambiente. I cicli di carico ripetuti vengono utilizzati per valutare il comportamento del sistema in cavo sotto sollecitazioni termiche di lunga durata.
Durante la prova a cicli di carico, i cavi vengono riscaldati fino alla loro temperatura massima di esercizio, come specificato dal produttore del cavo. Per i cavi con isolamento XLPE, questa temperatura è generalmente pari a 90 °C.

Test di tensione impulsiva: gestione degli eventi estremi

Una parte fondamentale della sequenza di test elettrici è il test di tensione impulsiva. Il test di tensione impulsiva fa parte del programma di qualificazione elettrica. Il giunto per cavi viene sottoposto ai livelli di tensione impulsiva specificati dalla norma applicabile per verificare l’integrità del sistema di isolamento.
• 10 impulsi positivi e 10 impulsi negativi per fase
• 125 kV di picco per sistemi da 20 kV (entro la tolleranza specificata dalla norma)
Il giunto per cavi deve resistere a queste sollecitazioni elettriche estreme senza guasti, dimostrando la propria resistenza durante eventi di breve durata caratterizzati da tensioni elevate.

Test di cortocircuito: limiti termici e meccanici

I test di cortocircuito valutano il comportamento dei giunti per cavi in condizioni di guasto. Comprendono tre principali tipologie di prova:
• Test termico di cortocircuito
• Test dinamico (elettromeccanico)
• Test di cortocircuito tra conduttore e terra
Durante i test termici, vengono applicate correnti tali da portare la temperatura del conduttore a:
• 165 °C per i cavi con isolamento in carta
• 250 °C per i cavi con isolamento polimerico
I test dinamici sottopongono il cavo e il giunto per cavi a correnti di guasto molto elevate. Queste correnti generano forti forze elettromeccaniche tra i conduttori. Il test verifica che il giunto per cavi e le sue connessioni rimangano meccanicamente integri durante e dopo l’evento di guasto.

Le scariche parziali come criterio di accettazione fondamentale

Per i giunti per cavi che collegano cavi con isolamento polimerico, il test delle scariche parziali rappresenta un fattore determinante. Per questi giunti per cavi, le misurazioni delle scariche parziali costituiscono un importante criterio di accettazione. Il livello di scarica misurato deve rimanere al di sotto dei limiti massimi specificati dalla norma applicabile.

Oltre gli standard: colmare il divario tra laboratorio e condizioni reali

I giunti per cavi vengono verificati rispetto a un’ampia gamma di criteri di prova. Tuttavia, la sola conformità agli standard non è sempre sufficiente. Le condizioni reali richiedono spesso un livello aggiuntivo di robustezza. Ad esempio, i test eseguiti con una maggiore pressione dell’acqua possono simulare condizioni del terreno particolarmente impegnative, garantendo prestazioni affidabili in ambienti caratterizzati da elevate sollecitazioni meccaniche e ambientali.
Conclusione
I test dei giunti per cavi di media tensione rappresentano un processo multidimensionale che va ben oltre la semplice validazione elettrica. Combinando test elettrici, termici e meccanici, gli standard internazionali garantiscono che i giunti per cavi siano in grado di operare in modo affidabile nel lungo periodo.
Tuttavia, i test rappresentano solo una parte dell’equazione. La qualità dell’installazione, le condizioni ambientali e la progettazione del sistema svolgono tutti un ruolo fondamentale nel determinare le prestazioni reali sul campo.
Typetest MV cable joints