Malfunzionamenti comuni degli isolatori e misure preventive

Un isolatore è un componente isolante speciale che svolge il duplice scopo di supportare i conduttori e prevenire il passaggio di corrente al terreno nelle linee di trasmissione aeree. È ampiamente utilizzato nei punti di connessione tra le torri di trasmissione e i conduttori, nonché tra le strutture delle sottostazioni e le linee elettriche. In base al materiale dielettrico, gli isolatori sono classificati in tre tipi: porcellana, vetro e compositi. L'analisi dei guasti comuni agli isolatori e delle misure di manutenzione preventiva mira principalmente a prevenire il fallimento dell'isolamento causato da varie sollecitazioni meccaniche ed elettriche dovute a cambiamenti ambientali e del carico elettrico, proteggendo così il funzionamento e la durata delle linee elettriche.

Analisi dei Guasti

Gli isolatori sono esposti all'atmosfera durante tutto l'anno e sono suscettibili a vari incidenti a causa di fattori come fulmini, inquinamento, danni causati dagli uccelli, ghiaccio e neve, temperature elevate, freddo estremo e differenze di altitudine.

• Incidenti Causati dai Fulmini: I corridoi delle linee aeree spesso attraversano zone collinari, montane, campi aperti e aree industrialmente inquinate, rendendo le linee altamente vulnerabili ai colpi di fulmine, che possono portare a perforazioni o frantumazioni degli isolatori.

• Incidenti Causati dai Danni degli Uccelli: Le ricerche mostrano che una parte significativa dei guasti per scintillamento agli isolatori è causata dagli uccelli. Rispetto agli isolatori in porcellana e vetro, quelli compositi hanno una maggiore probabilità di scintillamento a causa dell'attività degli uccelli. Tali incidenti si verificano principalmente su linee di trasmissione di 110 kV e superiori, mentre i guasti dovuti ai danni degli uccelli sono rari nelle reti di distribuzione urbane di 35 kV e inferiori. Questo perché le popolazioni di uccelli sono relativamente minori nelle aree urbane, le tensioni delle linee sono inferiori, lo spazio d'aria che può essere superato è piccolo e gli isolatori generalmente non richiedono anelli corona; la loro struttura a goccioline impedisce efficacemente lo scintillamento causato dagli uccelli.

• Incidenti Causati dagli Anelli Corona: Durante l'operazione, il campo elettrico vicino alle armature metalliche alle estremità degli isolatori è altamente concentrato, con elevata intensità del campo vicino alla flangia. Per migliorare la distribuzione del campo, sugli impianti di 220 kV e superiori, sono comunemente installati anelli corona. Tuttavia, gli anelli corona riducono la distanza d'aria effettiva della catena di isolatori, abbassando la sua tensione di resistenza. Inoltre, la bassa tensione di inizio corona sui bulloni di fissaggio degli anelli corona può portare a scariche corona in condizioni meteorologiche avverse, influendo sulla sicurezza della catena di isolatori.

• Incidenti Causati dall'Inquinamento: Si verificano quando contaminanti conduttivi accumulati sulla superficie degli isolatori diventano umidi in condizioni umide, riducendo significativamente le prestazioni isolanti e causando scintillamento sotto la tensione di esercizio normale.

• Incidenti di Causa Sconosciuta: Alcuni incidenti di scintillamento degli isolatori hanno cause non determinate, come isolatori in porcellana a valore zero, isolatori in vetro frantumati o isolatori compositi che saltano. Nonostante le ispezioni post-incidente da parte delle unità operative, la causa esatta dello scintillamento spesso rimane ignota. Questi incidenti si verificano comunemente tardi nella notte o all'alba, specialmente durante il tempo piovoso o nuvoloso, e molti possono essere riaccoppiati automaticamente con successo.

Misure di Manutenzione

Le principali cause di scintillamento dovuto ai fulmini includono distanza arco secco insufficiente, configurazione a singolo anello corona e resistenza di terra della torre eccessiva. Le misure preventive includono l'uso di isolatori compositi di lunghezza estesa, l'installazione di doppi anelli corona e la riduzione della resistenza di terra della torre.

Per prevenire efficacemente i danni causati dagli uccelli, le unità operative dovrebbero installare reti anti-uccelli, aghi anti-uccelli o guardie anti-uccelli nelle sezioni soggette a frequenti incidenti legati agli uccelli.

Per le linee dotate di anelli corona, dovrebbe essere adottata una progettazione a spaziatura uniforme tra le goccioline grandi e piccole, con la spaziatura tra le goccioline che soddisfa i requisiti tecnici. Se ciò non è possibile, la distanza di rampollo degli isolatori dovrebbe essere aumentata per ridurre i rischi di scintillamento causati dal ghiaccio e dalla neve. Dovrebbero essere intensificate le ispezioni e le ronde regolari, con prelievi periodici di isolatori operativi in diverse regioni e ambienti per test di resistenza a trazione, prestazioni elettriche e invecchiamento dell'isolamento, per prevenire gli scintillamenti dovuti a forza meccanica insufficiente o invecchiamento delle goccioline.

Per prevenire gli scintillamenti dovuti all'inquinamento, si adottano generalmente le seguenti misure:

• Pulizia regolare degli isolatori. Dovrebbe essere effettuata una pulizia completa prima della stagione ad alto rischio di scintillamento dovuto all'inquinamento, con frequenza aumentata nelle aree fortemente inquinate.

• Aumento della distanza di rampollo e miglioramento del livello di isolamento. Ciò include l'aggiunta di più unità di isolatori in aree inquinate o l'uso di isolatori anti-inquinamento. L'esperienza operativa mostra che gli isolatori anti-inquinamento si comportano bene in sezioni fortemente inquinate.

• Applicazione di rivestimenti anti-inquinamento, come cera di paraffina, vaselina o rivestimenti organici in silicone, per migliorare la resistenza all'inquinamento della superficie degli isolatori.

• Per gli incidenti di scintillamento di causa sconosciuta, dovrebbero essere sottoposti a test di scintillamento a frequenza industriale e di rottura meccanica nuovi isolatori dello stesso modello e quelli vecchi che sono stati in servizio per oltre tre anni. Dovrebbero anche essere effettuati test di invecchiamento su isolatori di diversi periodi di servizio. Gli isolatori dovrebbero essere puliti regolarmente secondo cicli pianificati e la densità di deposito di sale (SDD) dovrebbe essere misurata tempestivamente. Durante la produzione di nuovi isolatori, dovrebbero essere incorporati agenti anti-invecchiamento avanzati per migliorare la durata del materiale.