Sfide di sicurezza e contromisure per le torri di trasmissione e le catene di isolatori in condizioni di pioggia e neve
01 Mecanismi di sicurezza delle torri di trasmissione ad alta tensione
**▍ Rischio di shock elettrico e misure d'isolamento**
Le torri di trasmissione ad alta tensione si ergono in mezzo al vento e alla pioggia, svolgendo il compito vitale di trasmettere l'energia elettrica, recando l'avvertenza "Alta Tensione - Pericolo". Questo solleva naturalmente la domanda: se si toccano queste torri, si rischia effettivamente uno shock elettrico? E specialmente in condizioni atmosferiche avverse come pioggia o neve, cosa succede?
In realtà, possiamo partire dal fenomeno delle "torri di trasmissione ad alta tensione" per approfondire i meccanismi di sicurezza che le sostengono. Le linee ad alta tensione utilizzano conduttori nudi, e la combinazione di strutture di supporto (torri/pali) e serie di isolatori isola il rischio di shock elettrico, garantendo la sicurezza. Come discusso in precedenza, le linee ad alta tensione trasmettono tipicamente energia utilizzando conduttori nudi. Essendo conduttori vivi, presentano effettivamente un rischio di shock elettrico. Per garantire la sicurezza, viene impiegato un approccio combinato utilizzando strutture di supporto e serie di isolatori. Le torri sollevano i conduttori molto al di sopra del suolo, mentre le serie di isolatori forniscono un efficace isolamento elettrico tra i conduttori e le torri metalliche, isolando così questo potenziale rischio di shock.
**▍ Impatto della pioggia e della neve**
Tuttavia, di fronte a pioggia o neve, la situazione cambia. In questo caso, dobbiamo considerare che la precipitazione può degradare le prestazioni isolanti delle serie di isolatori, potenzialmente formando percorsi conduttori e aumentando il rischio. Durante l'operazione all'aperto a lungo termine, le serie di isolatori accumulano inevitabilmente varie contaminazioni. Sotto l'effetto dell'umidità della pioggia, queste contaminazioni possono gradualmente formare percorsi conduttori. Una volta che il percorso isolante si rompe (flashover), la torre può diventare elettrificata, creando un pericolo di sicurezza. Per mitigare questo rischio, i progettisti configurano con cura le serie di isolatori sulle torri per minimizzare la formazione di tali percorsi conduttori dovuti a pioggia e contaminazione.
02 Progettazione degli isolatori e sfide
**▍ Progettazione dell'isolamento e rischi**
Anche con una progettazione accurata delle serie di isolatori, come indicato dalla linea rossa nella figura sopra, non è facile formare un percorso conduttivo continuo – richiede una geometria intricata e una posizione precisa. Tuttavia, anche questo non è sufficiente. Anche con abilità di manovra, in condizioni meteorologiche severe, il ponte di ghiaccio o neve può cortocircuitare gli isolatori, compromettendo significativamente le prestazioni di isolamento. Questo è particolarmente vero durante i periodi di disgelo o sotto la pioggia gelata. Poiché nel processo di formazione di un percorso conduttivo continuo, l'assenza o la rottura di qualsiasi parte può causare il fallimento dell'intero percorso. Immagina un inverno freddo in cui uno strato spesso di ghiaccio e neve copre le serie di isolatori. Ti preoccuperebbe che il ghiaccio/neve stesso possa condurre elettricità? Questa possibilità esiste. Durante la formazione di ghiaccio pesante (forte accrescimento di ghiaccio), il ponte di ghiaccio sulla superficie della serie di isolatori può causare cortocircuiti, riducendo drasticamente la resistenza elettrica. Specialmente durante il disgelo o la pioggia gelata, la formazione di un film d'acqua sulla superficie degli isolatori può portare a flashover, minacciando ulteriormente l'integrità del percorso conduttivo (causandone il fallimento).
**▍ Strategie di prevenzione**
Per prevenire i flashover dovuti al ghiaccio, sono tipicamente impiegate due strategie principali di progettazione delle serie di isolatori, mirate a interrompere la formazione di ghiaccio continuo:
- Configurazione a "V": Disporre le serie di isolatori in una configurazione a "V" riduce significativamente l'inclinazione verticale. Questa disposizione inclinata non solo rende difficile la formazione continua di maniche di ghiaccio, prevenendo efficacemente il ponte di ghiaccio, ma anche migliora la capacità di autopulizia delle serie. Vento e gravità sono più propensi a rimuovere leggere contaminazioni o piccole accumulazioni.
L'uso della configurazione a "V" e della alternanza di dimensioni dei dischi ("strategia di intercalazione") per migliorare la resistenza al ghiaccio, anche se può verificarsi un fallimento in casi estremi
- Alternanza di dimensioni dei dischi ("strategia di intercalazione"): Vengono incorporate all'interno della serie dischi di isolatori di grande diametro o prolunghe di grande diametro a intervalli specifici. Queste superfici più grandi guidano efficacemente l'acqua di fusione durante il disgelo, creando interruzioni nel profilo del ghiaccio e prevenendo la formazione di un ponte di ghiaccio continuo o di un percorso conduttivo di acqua lungo l'intera serie. Questa strategia migliora significativamente la resistenza al ghiaccio della serie di isolatori, prevenendo proattivamente i flashover prima che si verifichino.
Tuttavia, durante eventi di accrescimento di ghiaccio estremamente severi in cui la serie di isolatori diventa completamente racchiusa, affidarsi solo alla strategia di alternanza dei dischi potrebbe non essere sufficiente per risolvere completamente il problema. Potrebbero essere necessarie misure aggiuntive come il de-ghiacciamento.
