Una volta che l'umidità penetra, le goccioline d'acqua aderiscono alle superfici dei dischi valvola, le prestazioni di isolamento crollano e possono verificarsi rotture dielettriche interne o esplosioni anche alla normale tensione di esercizio. L'intero processo è completamente invisibile dall'esterno: l'involucro in porcellana rimane intatto e l'aspetto esterno appare perfettamente normale.
Anche senza l'ingresso di umidità, i dischi valvola in ossido di zinco stessi invecchiano progressivamente durante il funzionamento a lungo termine:
| Meccanismo di invecchiamento |
Effetto |
| Sollecitazione continua del campo elettrico |
L'esposizione prolungata alla tensione di esercizio del sistema causa un graduale deterioramento dei dischi valvola; la corrente di dispersione aumenta lentamente. |
| Non uniformità dei dischi valvola |
Le variazioni di produzione comportano che i singoli dischi valvola non presentino prestazioni perfettamente identiche, né invecchino alla stessa velocità. I dischi più deboli si degradano per primi, aumentando il carico sui restanti dischi sani, creando un circolo vizioso che accelera l'invecchiamento complessivo. |
| Sovratensioni in condizioni anomale |
Durante i guasti di sistema, come i guasti monofase a terra, la sollecitazione di tensione sullo scaricatore aumenta, accelerando drasticamente il processo di invecchiamento. |
La conseguenza diretta è l'aumento della corrente di dispersione e delle perdite di potenza, il maggiore riscaldamento dei dischi valvola e, in definitiva,
la fuga termica
— la temperatura aumenta in modo incontrollato fino al verificarsi di una rottura dielettrica o di un'esplosione.
3. Contaminazione superficiale e fattori ambientali — "Erosione cronica" a lungo termine
Gli scaricatori operano all'aperto, permanentemente esposti all'ambiente naturale:
| Fattore |
Effetto |
| Accumulo di contaminanti |
Polvere industriale, nebbia salina, escrementi di uccelli e altri inquinanti aderiscono alla superficie dell'isolamento esterno. In caso di pioggia o neve, formano percorsi conduttivi, aumentando la corrente di dispersione superficiale. |
| Variazione di umidità |
Gli ambienti ad alta umidità accelerano il degrado dell'isolamento interno, specialmente in presenza di difetti microscopici di tenuta: la penetrazione di umidità accelera. |
| Invecchiamento UV |
L'esposizione solare a lungo termine degrada i materiali polimerici come gli involucri in gomma siliconica e i composti sigillanti. |
Singolarmente, questi fattori hanno un impatto limitato, ma la loro sovrapposizione a lungo termine riduce significativamente la vita utile degli scaricatori di sovratensione.
4. Difetti di fabbricazione — "Bombe a orologeria" piantate in fabbrica
Alcuni scaricatori di sovratensione escono dalla fabbrica con difetti nascosti che sono difficili da rilevare durante i collaudi di accettazione di routine:
| Tipo di difetto |
Descrizione |
| Essiccazione incompleta del disco della valvola |
L'umidità residua derivante dal processo di produzione si manifesta durante il funzionamento. |
| Installazione impropria della guarnizione |
Guarnizioni di tenuta posizionate in modo errato od omesse, con conseguente tenuta inaffidabile. |
| Difetti latenti della porcellana |
Porcellana di qualità inferiore con micropori invisibili a occhio nudo; l'umidità permea lentamente. |
| Difetti di lotto (famiglia) |
Deviazioni comuni nelle materie prime di un lotto di produzione causano lo sviluppo di problemi in più unità in stretta successione. |
5. L'"ultima pagliuzza" — Eventi scatenanti
I suddetti processi di degrado latente possono persistere per mesi o anni. Il "guasto improvviso" finale è tipicamente innescato da un evento che rientra ampiamente nella capacità di progetto di uno scaricatore in buone condizioni:
- Una scarica atmosferica o una sovratensione di manovra di entità non eccezionale
- Un periodo di pioggia continua seguito da un brusco calo di temperatura, che provoca una massiccia condensazione interna
- Un guasto monofase a terra che innalza la tensione del punto neutro
Questi eventi non superano la capacità di tenuta di progetto dello scaricatore, ma per un'unità già gravemente degradata, diventano l'ultima pagliuzza che spezza le reni al cammello.
Come prevenire il "guasto invisibile"?
Poiché questi processi di degrado latente non possono essere rilevati mediante ispezione visiva, sono essenziali test e monitoraggio professionali:
Installare dispositivi di monitoraggio della corrente di dispersione per acquisire continuamente i parametri fondamentali — corrente totale, corrente resistiva, ecc. — cogliendo le prime tendenze di degrado. Secondo i "25 requisiti chiave per la prevenzione degli incidenti nella produzione di energia", gli scaricatori a 110 kV e superiori devono essere dotati di strumenti di monitoraggio online.
Utilizzare termocamere a infrarossi per rilevare il riscaldamento anomalo. I dischi valvola colpiti dall'umidità o invecchiati mostrano aumenti di temperatura distinti.
Misura della corrente resistiva in tensione
La corrente resistiva è uno degli indicatori più sensibili dello stato di salute dello scaricatore. Nelle prime fasi dell'ingresso di umidità, il suo aumento spesso precede le variazioni di altri parametri.
Prove periodiche fuori tensione
Valutazione completa tramite prove di resistenza di isolamento, prove di dispersione in corrente continua e prove delle caratteristiche volt-ampere.
Il "guasto improvviso" di uno scaricatore di sovratensione non è mai veramente improvviso: è l'eruzione concentrata dopo che il degrado latente a lungo termine raggiunge una soglia critica.
- Natura del guasto: non un guasto improvviso, ma il risultato cumulativo di guasti a lungo termine delle guarnizioni/ingresso di umidità, invecchiamento dei dischi valvola, erosione ambientale e difetti di fabbricazione.
- Il più grande inganno: esterno perfettamente intatto; interno gravemente degradato. L'ispezione visiva di pattugliamento non può rilevarlo.
- Meccanismo di innesco: una normale scarica atmosferica, una precipitazione o un'anomalia del sistema diventa l'"ultima pagliuzza" per un'unità già criticamente degradata.
- Chiave per la prevenzione: non fare affidamento sull'ispezione visiva. È necessario impiegare monitoraggio online, termografia a infrarossi, prove della corrente resistiva e altri mezzi scientifici per trasformare il "degrado invisibile" in "dati visibili", consentendo un intervento tempestivo prima del guasto.
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