Il presente rapporto descrive le attività di Ricerca di Sistema svolte nell’ambito del Progetto Trasmissione e Distribuzione , relativamente al WP 2.1“Sviluppo di metodi innovativi di manutenzione sotto tensione" Durante gli ultimi decenni l’utilizzo di isolatori compositi di linea è cresciuto in tutto il mondo ed anche nel sistema elettrico italiano. Tali isolatori presentano alcuni vantaggi se comparati alle catene di isolatori convenzionali in vetro o porcellana. In particolare, dal punto di vista strutturale hanno dimensioni e peso inferiori; permettono di ottenere più alti valori del rapporto linea di fuga/lunghezza dell’isolamento; offrono la possibilità di ottenere singole unità di lunghezze considerevoli. Dal punto di vista del loro utilizzo, presentano un buon comportamento in condizioni di inquinamento superficiale e permettono una semplificazione e una più rapida esecuzione delle operazioni di installazione e sostituzione. Per tutte le tipologie di isolamento considerate è di fondamentale importanza riuscire a determinare lo stato del medesimo, sia al fine di determinare le condizioni raggiunte le quali è necessaria una operazione di manutenzione per prevenire guasti in linea, sia al fine di verificare, dal punto di vista della sicurezza degli operatori, se ci sono le condizioni per l’esecuzione della manutenzione stessa mediante tecniche di Manutenzione in Tensione (LLM). Per quanto riguarda la possibilità di diagnosticare lo stato dell’isolamento, nel caso di catene di isolatori in vetro la condizione degli isolatori può essere facilmente determinata mediante una ispezione visiva, dato che un danneggiamento della campana o una perforazione interna si traduce infatti sempre in una completa asportazione della campana medesima. Nel caso di isolatori in porcellana l’ispezione visiva può non essere sufficiente ad individuare danneggiamenti esterni che non comportino completa asportazione del materiale e non è in grado di individuare perforazioni interne. Per permettere la verifica dello stato dell’isolamento, che si traduce in questo caso, così come per gli isolatori in vetro, in numero di isolatori danneggiati, sono state in passato messe a punto e verificate metodologie diagnostiche che si basano su rilievi termografici (rilievi nel campo degli infrarossi), su misure di campo elettrico lungo la catena e su misure di resistenza elettrica della singola unità. Tale tipo di isolatore è comunque poco diffuso nel sistema elettrico italiano e se ne prevede una graduale sostituzione. Nel caso di isolatori compositi, la valutazione dello stato dell’isolamento diventa ancora più complicata. L’ispezione visiva è ancora utilizzata per questo tipo di isolatori, ma seppure supportata da potenti mezzi di aiuto visivo e da tecniche di condizionamento ed interpretazione dei dati acquisiti, non è sufficiente per effettuare una completa diagnostica. Le tipologie di difetti riscontrabili su isolatori compositi sono infatti

spesso difficilmente individuabili con la sola ispezione visiva, anche a causa di fattori ambientali, quali la luce del giorno, i riflessi solari, il colore di fondo. In aggiunta all’ispezione visiva si è dato avvio, negli ultimi anni, allo sviluppo di tre tecniche diagnostiche complementari per gli isolatori compositi: null misure termografiche nel campo degli infrarossi null misure nel campo degli ultravioletti null misure di distribuzione del campo elettrico L’efficacia di tali strumenti diagnostici e la loro modalità di utilizzo sono tuttora oggetto di studio e di verifica mediante sperimentazione in laboratorio ed in campo. Buoni risultati sembrano ottenersi mediante l’utilizzo combinato dell’ispezione visiva e di tali tecniche diagnostiche. Dal punto di vista della loro applicazione, i primi due metodi prevedono l’acquisizione di immagini relative all’isolamento mediante telecamere posizionate a terra o su elicotteri, e quindi sempre con l’operatore all’esterno della zona di lavoro sotto tensione. Il terzo metodo prevede il posizionamento e la movimentazione del dispositivo per il rilievo del campo elettrico all’interno della zona di lavoro sotto tensione da parte di un operatore che si trova sul sostegno. In Figura 1 sono mostrati esempi di applicazione in campo della tecnica diagnostica su di una linee di Alta Tensione con isolatori cappa e perno in porcellana e con isolatori compositi. Le regolamentazioni nazionali ed internazionali danno disposizioni per garantire un adeguato grado di sicurezza ai lavoratori coinvolti in operazioni di lavoro sotto tensione. In particolare (norme IEC 61472- 2004, CEI EN 61472-2005 e CEI 11-15 del 2001) vengono definiti i criteri per determinare la minima distanza di avvicinamento. Quando ci si trova ad operare su isolamenti composti da catene di isolatori cappa e perno, le normative definiscono i criteri per stabilire, in termini di degrado dell’isolamento, le condizioni limite oltre alle quali non è più permessa l’esecuzione di lavori sotto tensione. Tale condizione limite, che si traduce in numero massimo di isolatori danneggiati, è quella in corrispondenza alla quale la tenuta dell’isolamento non è più maggiore o uguale a quella della minima distanza di isolamento riferita alla configurazione e nelle condizioni alle quali ci si trova ad operare. Per quanto riguarda gli isolatori compositi la normativa nazionale ed internazionale non dà indicazioni a riguardo dei criteri di determinazione delle condizioni in cui il lavoro sotto tensione garantisce le condizioni di sicurezza richieste in termini di degrado limite dell’isolamento, e non fornisce indicazioni a riguardo delle tecniche di determinazione dello stato del medesimo. Il rilievo di campo elettrico lungo l’isolatore permette di avere informazioni sullo stato dell’isolamento, ma, come già detto, è già di per se una operazione di lavoro sotto tensione, che richiede quindi una regolamentazione particolare. Tale problema è affrontato in sede nazionale ed internazionale al fine di arrivare alla definizione delle regole da osservare nell’utilizzo di tale tecnica diagnostica.

Il presente lavoro ha permesso di sistematizzare i risultati di prove effettuate allo scopo di determinare il comportamento dielettrico di configurazioni di linea con isolatori compositi per sistemi di Alta Tensione in presenza di attrezzature e dispositivi per il rilievo del campo elettrico mediante tecniche di lavoro sotto tensione. Sono state in particolare considerate configurazioni tipiche dei sistemi 132/150 kV e 380 kV presenti nella rete elettrica nazionale equipaggiate con isolatori compositi. Sistema 132/150 kV Sistema 380 kV Sistema 132/150 kV Sistema 380 kV L’analisi dei dati relativi alla campagna di prove effettuata nel 2006 su tali configurazioni, assieme a quella di prove eseguite nel passato su una configurazione relativa al sistema 220 kV, ma equipaggiata con isolatori cappa e perno, ha permesso di ottenere una completa caratterizzazione del comportamento dielettrico delle configurazioni in presenza di danneggiamenti e di attrezzature per effettuarne la diagnostica con tecniche di manutenzione sotto tensione. E’ stato in particolare possibile, per le due situazioni con isolatori compositi, determinare, nelle condizioni di manutenzione sotto tensione considerate, quali sono, in funzione dell’entità del difetto presente sull’isolatore, le caratteristiche di tenuta dielettrica della configurazione. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 L/Ld [p.u.] U/Ud [p.u.] condizioni di tenuta condizioni di scarica 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 L/Ld [p.u.] U/Ud [p.u.] condizioni di tenuta condizioni di scarica Sistema 132/150 kV Sistema 380 kV Le caratteristiche dielettriche delle configurazioni sono state utilizzate per individuare criteri di sicurezza da adottare durante le operazioni di diagnostica degli isolatori mediante tecniche di manutenzione sotto

tensione, in accordo alla legislazione vigente in Italia (D.M. 184) e alla normativa Nazionale (CEI 11-15) ed Internazionale (IEC 61472). Per ognuno dei livelli di tensione considerati è stata determinata la massima lunghezza del danneggiamento dell’isolatore oltre la quale non sono più garantite le condizioni di sicurezza dell’intervento sotto tensione. U Tensioni nominali normali [kV] L dmax Massima lunghezza del difetto ammessa (DM 184) [m] L dmax Massima lunghezza del difetto ammessa (CEI 11-15) [m] L dmax Massima lunghezza del difetto ammessa (IEC 61472) [m] 132 0,444 0,566 0,660 150 0,333 0,388 0,550 380 0,513 0,310 0,877 I criteri relativi alla sicurezza degli operatori che sono stati individuati potranno essere proposti sia a livello nazionale che a livello internazionale allo scopo di revisionare o integrare le normative riguardanti i lavori sotto tensione attualmente in vigore.