La rigidità dielettrica è un termine tecnico che si riferisce alla tensione massima che un materiale isolante può sopportare prima di rompersi o guastarsi. Questa è una caratteristica definitiva dei materiali isolanti e viene utilizzata per classificare nuovi tipi o testare l’integrità delle installazioni esistenti. I test di rigidità dielettrica in genere consistono nell’esporre gli isolanti a valori di alta tensione e di breve durata durante la scansione di perdite o guasti dell’isolamento. Le tensioni utilizzate per testare la rigidità dielettrica degli isolanti variano solitamente da 5,000 a 400,000 volt (5-400 kV). Gli oli usati come isolanti nei trasformatori e nei quadri vengono controllati toccando un piccolo campione e testandolo in un banco di prova specializzato.
I guasti dell’isolamento sono una delle principali cause di guasti elettrici e incidenti che causano milioni di dollari di danni e molti infortuni, spesso mortali, ogni anno. Stabilire l’integrità o la rigidità dielettrica degli elementi isolanti è una parte importante del regime di manutenzione di qualsiasi impianto elettrico. È anche una parte fondamentale dello sviluppo di nuovi materiali isolanti. La rigidità dielettrica di qualsiasi isolante è la tensione massima che può sopportare senza fallire. Ciò si ottiene esponendo il materiale isolante a tensioni molto elevate in un ambiente in cui si misurano accuratamente perdite o rotture dell’isolamento.
Conosciuto anche come test hipot, il test di rigidità dielettrica viene eseguito da un’ampia selezione di strumenti con diverse capacità. Questi variano in dimensioni e valori di uscita da piccole unità da banco in grado di generare tensioni di prova di 5 kV a tester per installazioni di grandi dimensioni che possono avere uscite di 400 kV o più. I tester di isolamento possono essere dotati di uscite in corrente alternata (AC) o corrente continua (DC) con valori di corrente che vanno da circa 10 mA a 400 OVA. Sono inoltre disponibili tester specializzati in grado di testare i valori di rottura dei campioni di fluido prelevati dai bagni d’olio di trasformatori e quadri.
Il test dell’olio isolante è particolarmente importante perché la rigidità dielettrica di questi fluidi è soggetta a molte variabili ambientali come l’umidità e la contaminazione da carbonio. L’umidità nell’olio isolante è un grave problema causato dalla condensazione dell’umidità nell’aria all’interno dell’involucro del trasformatore. Sono necessarie solo piccole quantità di umidità nel bagno d’olio di un grande trasformatore per causare un guasto catastrofico. Per questo motivo, dovrebbero essere eseguite prove regolari per stabilire la rigidità dielettrica del quadro e dell’olio del trasformatore. Anche gli isolanti solidi come le guaine in PTFE sui cavi dell’alta tensione possono degradarsi nel tempo; esposizione a radiazioni ultraviolette, prodotti chimici e lubrificanti o calore eccessivo e devono essere testati regolarmente per assicurarne l’integrità.