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Analisi dei parametri fisici e meccanici dei conduttori per alte temperature sottoposti a stress termomeccanici

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Analisi dei parametri fisici e meccanici dei conduttori per alte temperature sottoposti a stress termomeccanici

In questo documento sono descritte le attività svolte dalla LA 3.12 “Messa a punto di metodologie di prova per la valutazione del comportamento delle linee con conduttori innovativi al variare delle condizioni di carico e ambientali”. È stato in particolare analizzato il comportamento di un nuovo sistema di misura dell’allungamento meccanico utilizzato per le prove di creep ad alta temperatura, sono state eseguite prove di invecchiamento climatico accelerato su campioni di vernici idrofobiche e antisporcamento per conduttori e isolatori. Inoltre, è stata eseguita una prova di cicli termici su conduttori trattati con coating antighiaccio al fine di valutarne il comportamento termico.

L’attuale aumento della richiesta di capacità di trasporto dell’energia elettrica, dovuto ad un incremento nell’uso quotidiano da parte degli utenti finali in un’ottica di riduzione dall’impiego di fonti primarie fossili e degli impegni di decarbonizzazione e contenimento dell’emissione di gas serra, unito alla presenza del mercato libero dell’energia hanno portato a riflessioni sull’ottimizzazione della rete di trasporto dell’energia elettrica.

 

Questa necessità deriva da un diverso impiego delle linee dorsali di distribuzione in alta tensione esistenti, una soluzione considerata meno impattante per l’ambiente e la conservazione del territorio, è la progressiva sostituzione degli attuali conduttori “tradizionali” in Alluminio/Acciaio con conduttori per alte temperature (HTLS – High Temperature Low Sag) [1]. Questa soluzione permette il mantenimento delle attuali strutture del sistema di trasmissione evitando la costruzione di nuovi elettrodotti che impatterebbero significativamente sull’ambiente oltre a richiedere un ulteriore aggravio economico.

 

Il vantaggio dei conduttori per alte temperature è dato dalla maggior capacità di trasporto di corrente elettrica visto il maggior limite di temperatura di esercizio e dai materiali costituenti il conduttore. Questo risultato è dovuto anche all’utilizzo, nei nuclei, di materiali innovativi, quali ad esempio fibre di Carbonio, Kevlar® e Invar® che, anche se sottoposti a temperature elevate, contengono l’effetto di allungamento mantenendo così le corrette distanze dielettriche.

 

Avendo come scopo l’approfondimento del comportamento dei conduttori HTLS, sono state eseguite prove di assestamento (creep) ad alta temperatura utilizzando un sistema di misura costituito da aste in materiale composito in vece delle consuete aste in Alluminio e sensori di spostamento laser a triangolazione al posto dei consueti strumenti comparatori elettromeccanici.

 

Questa metodologia di prova si è rivelata molto più affidabile nel contenimento dell’errore costituito dall’allungamento indotto dalle variazioni di temperatura sull’asta di riferimento e dalla maggiore sensibilità della strumentazione laser ai microspostamenti dei riferimenti in misura. La maggiore accuratezza ottenuta con la tipologia di misura adottata permette di sopperire all’interferenza, nelle prove di lunga durata, causata dalle variazioni di temperatura delle condizioni al contorno.

 

Nell’ottica di un incremento della resilienza del sistema di trasmissione di energia elettrica, in collaborazione con la linea di attività 3.11 “Preparazione e applicazione di coating antighiaccio e anticontaminazione per componenti della rete elettrica e loro sperimentazione” è stata eseguita una prova di cicli termici su spezzoni di conduttore trattati con vernici idrofobiche. Lo scopo della prova è verificare il comportamento termico del conduttore ed una eventuale riduzione della capacità di dissipazione termica dello stesso.

 

Nel rapporto è inclusa inoltre una descrizione di prove, realizzate a supporto della LA.3.11, di invecchiamento climatico accelerato eseguite su campioni di vernici idrofobiche e antisporcamento.

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