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Attività diagnostica su componenti di linee aereee di stazione con tecniche di lavoro sotto tensione per la prevenzione di guasti

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Attività diagnostica su componenti di linee aereee di stazione con tecniche di lavoro sotto tensione per la prevenzione di guasti

Il presente documento è stato redatto nell’ambito del progetto “Studi sullo Sviluppo del Sistema Elettrico e della Rete Elettrica Nazionale – Sicurezza delle infrastrutture del sistema elettrico” definito nell’Accordo Triennale tra il Ministero dello Sviluppo Economico e E.R.S.E. S.p.A. firmato il 29 Luglio 2009. Nell’ambito delle attività di Ricerca di Sistema è stata avviata nel precedente triennio un’attività per la messa a punto di metodologie diagnostiche finalizzata alla prevenzione di guasti su isolatori compositi di linee aeree di stazione, con tecniche di Lavoro Sotto Tensione, mirando ad un duplice obiettivo. • Determinare lo stato degli isolatori per verificare l’eventuale necessità di una loro sostituzione. • Contribuire alla valutazione delle condizioni di sicurezza per gli operatori che svolgono operazioni di manutenzione sotto tensione sugli isolatori o in loro prossimità. Il complesso delle attività svolte in questi anni ha consentito la definizione di un protocollo diagnostico da applicare in campo (in particolare per linee 150 kV) e di una sequenza diagnostica da applicare in laboratorio per la determinazione delle caratteristiche elettromeccaniche residue di isolatori prelevati dall’esercizio. Nel corso del presente Piano di Realizzazione l’attività è proseguita con l’intento di raggiungere i seguenti obiettivi. • Verificare l’applicabilità delle metodologie diagnostiche anche su linee 220 kV e 380 kV, soprattutto in relazione all’effettuazione di operazioni di lavoro sotto tensione. • Verificare l’applicabilità delle metodologie diagnostiche anche a involucri compositi contenenti apparecchiature di stazione quali TA, terminali di cavo e scaricatori di sovratensione. • Verificare, con indagini di laboratorio, la rivelabilità di difetti conduttivi interni a isolatori compositi. Sono inoltre proseguite le attività di sviluppo e messa a punto di un sistema robotizzato di ispezione delle linee aeree e la collaborazione alle attività normative. In relazione a questi obiettivi sono state svolte attività e conseguiti risultati come di seguito riassunto. a) Diagnostica in campo su elettrodotti 220 kV e 380 kV La verifica dell’applicabilità delle metodologie diagnostiche per questi livelli di tensione è stata mirata soprattutto a valutare eventuali problematiche legate alla specifica configurazione dei sostegni, in relazione allo svolgimento di operazioni di lavoro sotto tensione. In tal senso la sperimentazione ha riguardato la possibilità di eseguire rilievi di profilo di campo elettrico su isolatori compositi, con sonda POSITRON. Per il livello di tensione 220 kV le prove sono state eseguite su un sostegno dell’elettrodotto TERNA 220 kV Leinì – Valpelline, appositamente attrezzato con isolatori nuovi in composito. Si è dapprima eseguito con successo il rilievo col metodo classico, ossia con l’operatore posizionato sulla mensola del traliccio e movimentando la sonda di campo con asta parallela all’isolatore. Si è quindi positivamente verificata la fattibilità di esecuzione con l’operatore posto sulla parete verticale del sostegno, movimentando il dispositivo con asta perpendicolare all’isolatore. Per il livello di tensione 380 kV la sperimentazione è stata condotta sull’elettrodotto TERNA 380 kV Bari – Brindisi, operando su un traliccio standard con armamento a “V” semplice. È stata positivamente verificata la possibilità di applicare le seguenti metodologie diagnostiche. • Analisi visiva preliminare da terra. • Analisi visiva da terra con macchina fotografica ad alta definizione. • Analisi visiva da sostegno da parte di personale TERNA abilitato ai Lavori Sotto Tensione (LST).

• Rilievo del campo elettrico mediante sonda POSITRON eseguito da personale TERNA abilitato ai lavori LST. È risultato possibile effettuare le scansioni senza particolari difficoltà, movimentando la sonda sia con asta parallela sia perpendicolare all’isolatore in esame. Dei sei isolatori esaminati in campo, due sono stati rimossi e inviati ai laboratori ERSE per indagini di laboratorio, in particolare: esame a vista, rilievo di immagini UV con telecamera DAYCOR (220 kV), rilievo del profilo di campo elettrico con dispositivo POSITRON (220 kV), determinazione della tensione di scarica con probabilità 50% a sovratensione di manovra standard (SI 250/2500 µs) di polarità positiva, misura della densità del deposito di sale, verifica del grado di idrorepellenza, determinazione della conducibilità superficiale con dispositivo a norma, carico di rottura, analisi del reperto. b) Diagnostica, con tecniche LST, di isolatori compositi contenenti apparecchiature di stazione Rispetto agli isolatori oggetto di sperimentazione nei precedenti anni, per questa tipologia di componenti l’aspetto di novità è soprattutto la potenziale presenza non solo di difetti nella struttura isolante, ma anche negli elementi interni. È stata avviata una sperimentazione preliminare in una stazione elettrica, applicando le metodologie diagnostiche ad alcuni TA 132 kV, terminali di cavo 132 kV e parzialmente a scaricatori 380 kV. Per i TA e i terminali di cavo è stata effettuata la seguente sequenza diagnostica: • analisi visiva da terra senza/con l’ausilio di macchina fotografica digitale ad elevata risoluzione; • rilievi UV con telecamera DAYCOR; • rilievi termografici con telecamera IR; • rilievi di profilo di campo elettrico con sonda POSITRON da parte di operatori abilitati a LST. Per i terminali di cavo 132 kV sono state inoltre eseguite prove di misura di scariche parziali. Per gli scaricatori 380 kV non è stato eseguito il rilievo dei profili di campo elettrico. I risultati di questa sperimentazione consentono di proporre alcune considerazioni preliminari sulle varie metodologie previste dalla sequenza diagnostica. • L’analisi visiva preliminare da terra, così come i rilievi UV con telecamera DAYCOR, risultano ovviamente praticabili ed utili soprattutto per esaminare lo stato superficiale degli oggetti sottoposti ad indagine, e quindi per valutare la possibilità di proseguire in sicurezza per gli operatori, la sequenza diagnostica per quelle metodologie (quali il rilievo del profilo di campo elettrico con POSITRON) che richiedono di essere applicate mediante tecniche LST. • Naturalmente questi esami preliminari si applicano alla struttura isolante, e nulla possono dire sullo stato dell’apparecchiatura interna. • Anche i rilievi termografici con telecamera IR risultano praticabili, ma la loro interpretazione non è immediata a causa dell’influenza di contributi spuri quali riflessioni, irraggiamento solare e dal suolo, effetti d’ombra etc. • Relativamente ai rilievi di campo elettrico con sonda POSITRON, le misure effettuate mettono in evidenza l’opportunità di approfondire i seguenti aspetti. – La ripetibilità dei profili rilevati in scansioni successive, pur accettabile in termini generali, può non essere adeguata al caso in esame, soprattutto per i terminali di cavo per i quali una piccola difettosità (quale una fessurazione microscopica del cono deflettore, particolarmente critica in quanto può evolvere verso effetti catastrofici), darebbe luogo ad una piccola variazione di campo elettrico, probabilmente entro i limiti di ripetibilità dei profili di campo. – Il profilo di campo appare sensibile alla posizione azimutale soprattutto a causa dell’ambiente elettrico circostante. Inoltre l’influenza dell’ambiente elettrico circostante è un aspetto critico in quanto nel caso di ripetizione delle scansioni a distanza di tempo, si possono avere variazioni nei profili di campo elettrico a causa della non stazionarietà di tale ambiente. – Poiché il dispositivo POSITRON misura la componente assiale del campo elettrico, sarebbe interessante indagare la possibilità di implementare metodologie in grado di rilevare anche la componente radiale del campo.

– Occorre valutare quali specifiche tipologie di difetto sono potenzialmente rivelabili (interni, esterni, etc.) e stimare quanto il campo generato dal componente interno all’involucro può interferire con la rivelabilità di difetti conduttivi della parte isolante. – Infine, occorre valutare se la presenza di difetti può distorcere il profilo di campo elettrico fino ad un livello tale per cui la presenza della sonda POSITRON può indurre effetti sulla sicurezza degli operatori. Questo aspetto, valido anche per i difetti dell’involucro isolante, è ancor più rilevante per le difettosità interne. Infatti, mentre per i difetti associati all’involucro esterno le diagnostiche preliminari (analisi visiva, riprese con telecamera DAYCOR, analisi termografica) possono mettere in evidenza problemi che scoraggiano l’applicazione del dispositivo POSITRON, per i difetti interni all’involucro le suddette metodologie in generale non danno informazioni significative. • Le prove di misura di scariche parziali sui terminali di cavo 132 kV, nonostante siano potenzialmente interessanti per la diagnostica di degradi localizzati, sono risultate di critica interpretazione a causa soprattutto della non disponibilità di un segnale di riferimento della tensione e della calibrazione del circuito di misura. c) Prove di laboratorio su isolatori compositi 150 kV con difetti di tipo conduttivo interno Sono stati esaminati isolatori nuovi sui quali il Costruttore ha inserito tra la barra di vetroresina e la camicia esterna un filo di rame che simula un difetto conduttivo interno. Si sono esaminati più esemplari, caratterizzati da una diversa lunghezza del filo di rame e dal posizionamento dello stesso (lato tensione, lato terra, flottante). Su questi isolatori si sono eseguiti rilievi di immagini nel campo degli ultravioletti (UV) con telecamera DAYCOR e nel campo IR con termocamera e acquisizione di profili di campo elettrico con dispositivo POSITRON, ad una tensione di prova fase-terra nominale (150/√3 = 87 kV; 50 Hz). • Per quanto riguarda i rilievi con telecamera DAYCOR, si sono ottenuti i seguenti risultati. – Per gli isolatori come forniti dal Costruttore, in nessun caso si sono rilevate emissioni UV, indice del fatto che il difetto conduttivo interno non dà luogo a fenomeni corona. – Esponendo i difetti, ossia rimuovendo parte del materiale composito in modo tale che il difetto interno sia almeno parzialmente in contatto con l’ambiente esterno, si osservano emissioni UV per i difetti lato terra e lato tensione. Per i difetti flottanti si osservano modeste emissioni UV solo per i difetti di lunghezza 500 mm e 600 mm. • Le riprese con la termocamera non hanno evidenziato riscaldamenti anomali degli isolatori, sia su quelli con difetto interno che su quelli con difetto esposto. Non è dunque possibile rilevare la presenza di difetti di tipo interno mediante rilievi termografici, qualsiasi sia la loro posizione e lunghezza, anche quando i difetti presentano punti di esposizione verso l’esterno. • Riguardo i rilievi di profili di campo elettrico con dispositivo POSITRON, si è visto che: – È possibile rilevare la posizione di difetti interni in qualsiasi posizione, anche se non esposti. – Quando i difetti sono esposti agli estremi, la distorsione del profilo di campo elettrico risulta accentuata rispetto al caso di difetti completamente confinati dalla camicia siliconica. d) Sistema robotizzato di ispezione delle linee elettriche aeree (ILENA) L’attività di sviluppo e messa a punto del sistema è proseguita con la progettazione e realizzazione di un nuovo sistema di trazione, che ha consentito una riduzione di peso del veicolo, un raddoppio della forza di avanzamento e un miglioramento sensibile della stabilità, grazie all’abbassamento del baricentro del sistema. I risultati sono stati resi possibili dall’introduzione di nuovi cinematismi e dalla realizzazione di un sistema di trasmissione “integrale” della coppia motrice al conduttore. Miglioramenti sono stati introdotti anche al sistema di telecomando, del quale è stata verificata l’immunità agli elevatissimi campi magnetici presenti in prossimità del conduttore. Il dispositivo è stato inoltre equipaggiato di un sistema di visione costituito da una coppia di telecamere poste su ciascuna delle teste motrici e collegate in modalità wireless.

e) Attività normativa su isolatori compositi ERSE ha continuato la collaborazione alle attività relative al ciclo di manutenzione della norma internazionale IEC 61472, che definisce, per sistemi elettrici con tensione superiore a 72,5 kV, le modalità di calcolo delle distanze minime di avvicinamento da mantenere durante l’esecuzione di lavori sotto tensione. Le attività svolte nel corso degli anni precedenti hanno permesso ad ERSE di fornire al CT 78 del CEI (Lavori elettrici sotto tensione) le basi di partenza per proposte italiane di integrazione/revisione della norma IEC 61472. Tali proposte sono state condivise dal comitato italiano e presentate a livello internazionale durante i lavori della riunione plenaria del CT 78 che si è tenuta ad Helsinki dal 7 all’11 settembre 2009. I lavori del Project Team 61472 si sono in particolare svolti il 7 e l’8 settembre, con la partecipazione di esperti italiani, canadesi, francesi, statunitensi e russi. Le proposte della delegazione italiana (De Donà – TERNA e Valagussa – ERSE) riguardanti in particolare le modalità con le quali estendere i criteri di calcolo delle minime distanze di avvicinamento dati dalla norma anche in presenza di isolatori compositi sono state accettate e, assieme ad altre proposte discusse, saranno recepite in una prima bozza della nuova edizione della norma, che verrà redatta entro fine maggio 2010 e discussa nella seconda riunione del PT 61472, che si terrà in Canada durante il mese di giugno 2010. Di particolare importanza è stato ritenuto dal Project Team anche il collegamento con il comitato CIGRE B2.21, che ha tra gli altri obiettivi quello di redigere guide sull’impiego di metodi diagnostici avanzati per la valutazione degli isolatori in linea e sulla valutazione in laboratorio di isolatori prelevati dall’esercizio. Nel corso dell’ultima riunione del febbraio 2010 sono state presentate bozze dei due lavori, nei quali l’attività svolta in ambito RdS costituisce una base fondamentale di sviluppo.

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