I isolatori sono componenti specializzati in isolamento che svolgono un duplice scopo nelle linee di trasmissione aeree: supportare i conduttori e prevenire il passaggio di corrente al suolo. Vengono installati nei punti di connessione tra pali/torri elettriche e conduttori, nonché tra strutture di sottostazioni e linee elettriche. In base ai materiali dielettrici, gli isolatori si dividono in tre categorie: porcellana, vetro e compositi. L'analisi delle cause comuni di guasto degli isolatori e delle strategie di manutenzione mira a prevenire il fallimento dell'isolamento causato da variazioni ambientali e di carico elettrico, che generano stress elettromeccanici che compromettono le prestazioni e la durata delle linee elettriche.
Analisi dei Guasti
Gli isolatori, esposti continuamente all'atmosfera, sono suscettibili a vari guasti dovuti a colpi di fulmine, contaminazione, interferenze da uccelli, ghiaccio/neve, temperature estreme e differenze di altitudine.
• Colpi di Fulmine: I corridoi di trasmissione spesso attraversano colline, montagne, aree aperte o zone industriali inquinate, dove le linee sono soggette a perforazioni o esplosioni degli isolatori indotte dai fulmini.
• Interferenze da Uccelli: Le ricerche indicano che una parte significativa degli incidenti di flashover è dovuta all'attività degli uccelli. Gli isolatori compositi mostrano una maggiore suscettibilità ai flashover legati agli uccelli rispetto ai tipi in porcellana o vetro. Tali incidenti si verificano principalmente su linee di trasmissione a 110 kV e superiori; le reti di distribuzione urbane (≤35 kV) registrano meno casi a causa di popolazioni di uccelli inferiori, livelli di tensione ridotti, minori distanze d'aria per il collasso e la prevenzione efficace tramite scudi isolatori senza anelli di gradazione.
• Guasti degli Anelli di Gradazione: La concentrazione elevata del campo elettrico vicino alle estremità degli isolatori richiede l'uso di anelli di gradazione sui sistemi a 220 kV e superiori. Tuttavia, questi anelli riducono la distanza di schiaro, abbassando la tensione di resistenza. Durante condizioni meteorologiche severe, la bassa tensione d'inizio corona ai buloni di fissaggio degli anelli può indurre scariche corona, compromettendo la sicurezza della catena.
• Flashover da Contaminazione: I contaminanti conduttivi si accumulano sulle superfici degli isolatori. In condizioni umide, questa contaminazione riduce drasticamente la forza di isolamento, portando a flashover durante l'operazione normale.
• Cause Sconosciute: Molti flashover mancano di spiegazioni chiare, ad esempio, isolatori in porcellana con resistenza zero, isolatori in vetro frantumati o trip di isolatori compositi. Nonostante le ispezioni, le cause rimangono indeterminate. Questi incidenti condividono solitamente caratteristiche come l'occasione notturna (soprattutto durante la pioggia) e la possibilità di ricomposizione automatica successiva al guasto.
Misure Preventive
- Protezione contro i Fulmini: Affrontare le cause radicate (distanza secca d'arco corta, anelli di gradazione a singolo punto, resistenza di terra eccessiva) installando isolatori compositi estesi, anelli di gradazione doppi e migliorando il collegamento a terra delle torri.
• Prevenzione dei Danni da Uccelli: Distribuire reti di barriera per uccelli, punte anti-uccelli o coperture protettive nelle sezioni di linea ad alto rischio.
• Mitigazione degli Anelli di Gradazione: Utilizzare isolatori con scudi di dimensioni uguali che soddisfino i requisiti di spaziatura tecnica. Aumentare la distanza di strisciamento quando necessario per ridurre i flashover da ghiaccio/neve. Eseguire ispezioni regolari e test casuali (resistenza meccanica, prestazioni elettriche, valutazione dell'invecchiamento) in diverse regioni/ambienti per prevenire la degradazione della resistenza, la perdita di resistenza allo swing o problemi di invecchiamento degli scudi.
• Controllo della Contaminazione:
o Pulizia Regolare: Pulire tutti gli isolatori prima delle stagioni di massima contaminazione; aumentare la frequenza nelle aree fortemente inquinate.
o Aumento della Distanza di Strisciamento: Aumentare i livelli di isolamento aggiungendo dischi isolatori o utilizzando design anti-nebbia. L'esperienza sul campo conferma l'efficacia degli isolatori anti-nebbia in zone gravemente inquinate.
o Rivestimenti in Silicone: Applicare rivestimenti anticontaminazione (ad esempio, cera ceresina, paraffina, materiali a base di silicone) per migliorare la resistenza alla contaminazione.
• Flashover Inspiegabili: Eseguire test comparativi su nuovi isolatori (stesso modello) e unità in servizio (>3 anni), inclusi test di flashover a frequenza di rete in secco e test di fallimento meccanico. Eseguire valutazioni periodiche dell'invecchiamento. Implementare pulizie programmate, misurazioni tempestive di ESDD (densità equivalente di deposito salino) e incorporare nuovi agenti anti-invecchiamento durante i rimpiazzi.
• Manutenzione Generale: Proibire al personale di camminare sugli isolatori o di grattarli con strumenti affilati per prolungare la loro durata di vita.
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