Prove di potenza di classe mondiale nel Laboratorio di Alta Potenza della ABB

Campionamento superveloce con il sistema di misura Genesis HighSpeed

Nel Laboratorio di Alta Potenza ABB di Ludvika si provano attualmente quasi tutti i prodotti per alta tensione fabbricati dal gruppo industriale internazionale ABB. Vengono effettuate le prove di prodotti quali i quadri di commutazione, gli interruttori ed i trasformatori per alte tensioni – nei vari stadi durante il loro sviluppo e le prove di routine dei prodotti finiti. Le prove sottopongono i prodotti a sollecitazioni estreme sottoforma di correnti e tensioni, acquisendo i dati di prova a brevi intervalli. Vengono impiegate apparecchiature di prova e misura avanzate, quali il sistema di misura HBM Genesis HighSpeed combinato col software Perception.

Ludvika è stato il cuore dell'attività sperimentale sui prodotti per alta tensione della ABB fin 1933, quando ospitava quello che all'epoca era il più grande generatore ci cortocircuiti al mondo. A tutt'oggi, Ludvika resta un leader mondiale in questo settore altamente specializzato. Il sito è dotato di due robusti generatori di cortocircuiti in grado di erogare una potenza combinata di 4.000 MVA per prove dirette. Per prove sintetiche essi possono arrivare fino a 75.000 MVA.

Prove distruttive

"Noi operiamo con correnti e tensioni estremamente elevate. Molte delle nostre prove sono distruttive, cioè dopo di esse non resta molto dei prodotti sperimentati. Ed ovviamente non si possono provare prodotti per alte tensioni senza alcuni fuochi artificiali. Anche così, la prova si deve svolgere in un istante e tutto ciò che accade deve essere perfettamente documentato. Vogliamo vedere una curva accurata e dettagliata che descriva il processo," afferma Kjell Korhonen, Senior Engineer e specialista della tecnologia di misura e dei sistemi di controllo del Laboratorio di Alta Potenza della ABB.

I vantaggi con la HBM

Documentazione sicura dei dati di prova con le più alte cadenze di campionamento
Affidabile tecnologia di acquisizione dei dati - specialmente se non è consentito perdere dei dati
Lunga vita operativa degli strumenti di misura grazie all'esclusivo isolamento elettrico dei sistemi di acquisizione dati Genesis HighSpeed

Kjell Korhonen, Senior Engineer e specialista della tecnologia di misura e dei sistemi di controllo del Laboratorio di Alta Potenza ABB di Ludvika, che mediamente esegue due prove ad alta tensione al giorno, tutto l'anno.

Sistemi di misura durante lo sviluppo

Le estreme sollecitazioni e le alte cadenze di campionamento fino a 100 MS al secondo sono chiaramente molto impegnative per la strumentazione utilizzata. Già dal 1980 la ABB è stata pioniera nella progettazione di sistemi di prova digitali. Questo lavoro iniziale costituisce la base di ciò che oggi è diventato un prodotto commerciale – la famiglia degli HBM Genesis HighSpeed per la registrazione di dati transitori. La ABB opera tuttora a stretto contatto con la HBM per lo sviluppo del sistema, giunto ora alla sua nona generazione.

"È per noi importante che il sistema sia ancora in fase di sviluppo da un'impresa commerciale con un gran numero di altri utenti, e che si possa accedere all'assistenza ed agli aggiornamenti. Ora usiamo Genesis e Perception in tutti i nostri laboratori, ed abbiamo un proficuo dialogo con la HBM concernente i miglioramenti. È rassicurante avere una strumentazione uniforme ed efficace che viene costantemente aggiornata," aggiunge Kjell Korhonen.

Sistema flessibile

Il laboratorio dispone di quattro rack di misura con sistema Genesis HighSpeed. Il sistema è flessibile perché i moduli richiesti possono essere inseriti direttamente nel rack. Per prove su grande scala, si possono combinare più rack di misura.

Ogni rack di misura ha spazio per accogliere una scheda di ricezione da quattro canali. Dei cavi a fibra ottica collegano i canali ai digitalizzatori, i quali convertono il segnale da analogico a digitale e lo inoltrano al software Perception per la verifica e l'elaborazione. Il laboratorio e la strumentazione di prova di Ludvika operano con due turni di personale di circa 30 ingegneri altamente qualificati.

Il Laboratorio di Alta Potenza ABB verifica virtualmente tutti i prodotti per alta tensione della ABB sia nei vari stadi di sviluppo che nelle prove di tipo dei prodotti finiti. La figura mostra parte della struttura di prova nella sala delle prove sintet

Rispetto delle norme internazionali

In pratica tutti i prodotti per alte tensioni della ABB vengono provati durante la fase di sviluppo ed anche collaudati con prove di routine sul prodotto finito. In media, ciò comporta due prove ad alta frequenza al giorno, tutto l'anno. Una prova può durare da un paio d'ore ad una settimana, generando più di 1.000 megabyte di dati. Questi dati vngono poi conservati per almeno dieci anni dalla ABB.

Tutte le prove sono eseguite in conformità delle norme internazionali e locali, ed il laboratorio stesso è soggetto al controllo qualità indipendente da parte dell'Autorità di Accreditamento Svedese Swedac. Un ulteriore marchio di qualità è l'appartenenza alla Scandinavian Association for Testing of Electric Power Equipment (SATS) ed alla sua organizzazione internazionale Short-Circuit Testing Liasion (STL). Tutti i lavori devono essere rigorosamente conformi alle norme, altrimenti l'apparecchiatura sotto prova non potrà essere certificata.

Competenza globale

La continuità è fondamentale per il nostro lavoro. Dobbiamo pensare a migliaia di cose che possono andare per il verso sbagliato durante una prova – cablaggio, bug, posizionamento della strumentazione di misura. Spesso abbiamo una sola possibilità di provare un prodotto, e tutto termina in una manciata di secondi. Non ci possiamo semplicemente permettere di perdere dei dati. Per tale ragione, i nostri anni di esperienza sono una risorsa importante e noi lavoriamo sodo per reclutare le competenze necessarie ed addestrare i nostri impiegati, i quali giungono a Ludvika da tutto il mondo.

La strumentazione non può andare fuori servizio

Il Laboratorio di Alta Potenza ABB non è del tutto privo di rischi. Le alte correnti e tensioni in gioco possono mettere fuori uso il sistema e, nel caso peggiore, possono bruciare i componenti sensibili – quali i sensori utilizzati per misurare le grandezze della rete come corrente, tensione, pressione o movimento, oltre ai digitalizzatori che convertono i segnali – che dovranno essere rimpiazzati. I quattro rack di misura per il sistema Genesis HighSpeed hanno già una lunga vita operativa grazie all'esclusivo isolamento elettrico. Per collegare i rack di misura della sala di controllo ai digitalizzatori vengono usati cavi a fibra ottica, proteggendo così dalle alte tensioni i rack stessi ed il personale addetto.

Standard più elevati

"Per stare al passo, dobbiamo costantemente aggiornare le nostre attrezzature in modo che riflettano la tecnologia più recente, ed è realmente una sfida allorché giunge il momento di passare alla successiva generazione del sistema di misura. Siamo costantemente sotto pressione per migliorare l'accuratezza di misura. Facciamo inoltre del nostro meglio per crescere in termini di volume e capacità di provare più oggetti con nuove modalità. Avremo sempre la necessità di misurare grandezze quali correnti e tensioni, ma in futuro verranno aggiunte nuove sperimentazioni. Ad esempio, un giorno dovremo misurare lo spostamento in un processo senza contatto," prevede Kjell Korhonen.

Uno dei quattro rack di misura del sistema modulare HBM Genesis HighSpeed nel Laboratorio di Alta Potenza ABB. La ABB può registrare contemporaneamente i dati di fino a 32 canali.

Una sonda HBM Isoprobe 6600 HV collega la base di un divisore di tensione ABB durante una prova nel laboratorio di Ludvika.

Sistema di Acquisizione Dati Genesis HighSpeed

Il Genesis HighSpeed è un sistema per l'acquisizione rapida dei dati di prova. La famiglia Genesis HighSpeed può gestire frequenze di campionamento fino a 100 MS al secondo per canale, con più canali. Poiché il sistema si basa su piattaforme modulari, tutto può essere configurato per applicazioni particolari.

Il software Perception è progettato per gestire grandi volumi di dati velocemente ed in modo affidabile. Con Perception, sul PC si possono vedere 10 gigabyte di dati in 10 secondi.

Dichiarazione del Cliente

"Ora utilizziamo Genesis e Perception in tutti i nostri laboratori, ed abbiamo un salutare dialogo con la HBM concernente i miglioramenti. È rassicurante avere una strumentazione uniforme ed efficace che viene costantemente aggiornata."

Kjell Korhonen, Senior Engineer e specialista della tecnologia di misura e dei sistemi di controllo del Laboratorio di Alta Potenza ABB di Ludvika