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" Gli isolatori compositi di linea, il cui utilizzo è cresciuto a partire dal 1980 in tutto il mondo ed anche nel sistema elettrico italiano, 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. Una problematica ancora aperta per potere incrementare ulteriormente la diffusione degli isolatori compositi è quella relativa alla loro diagnostica, vale a dire alla possibilità di verificarne, in particolare senza mettere fuori servizio la linea, il loro stato elettrico e meccanico al fine di prendere decisioni a riguardo della necessità di effettuare la sostituzione di quegli isolatori che non offrono più la necessaria affidabilità nei confronti dell’esercizio della linea. Nel caso di isolatori compositi, la valutazione dello stato dell’isolamento è più complicata rispetto a quella relativa agli isolatori cappa e perno in vetro, per i quali è spesso sufficiente una ispezione visiva. 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 sulla superficie di 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.

Il presente lavoro, sviluppato nell’ambito del progetto Trasmissione e Distribuzione, ha riguardato l’approfondimento di alcuni aspetti relativi alla effettiva rilevabilità di difetti mediante la tecnica di rilievo del campo elettrico lungo l’isolatore, che va effettuato mediante tecniche di manutenzione sotto tensione. Partendo dalle conoscenze disponibili a livello internazionale sull’efficacia del metodo in oggetto per il rilievo di difetti noti, sono stati approfonditi i seguenti aspetti: null verifica della ripetitibilità dei rilievi di campo elettrico e della linearità dei medesimi al variare della tensione applicata null verifica della rilevabilità di difetti diversamente posizionati lungo la superficie esterna del fusto dell’isolatore null verifica della rilevabilità di difetti a potenziale flottante null verifica della rilevabilità di difetti nel caso di catene con due isolatori in parallelo Rilievo di profilo di campo elettrico in campo e in una simulazione di laboratorio Sono state simulate in laboratorio alcune situazioni di armamento di linea di alta tensione equipaggiate con isolatori compositi tipiche del sistema elettrico italiano. Il dispositivo per il rilievo del campo elettrico, montato su di un asta isolante universale per manutenzione sotto tensione, è stato movimentato lungo gli isolatori mediante un dispositivo appositamente realizzato. Sono state considerati sia isolatori nuovi che isolatori con simulazione di difetti conduttivi di differenti lunghezze e differentemente posizionati sull’isolatore. Il metodo diagnostico consente infatti l’individuazione di difetti mediante il confronto del profilo del campo elettrico rilevato in assenza di difetti con quello dell’isolatore oggetto della diagnostica.

Esempio di rilievo di campo elettrico su isolatore nuovo e su isolatore con difetto lato sostegno L’indagine sperimentale svolta ha permesso di verificare come nel campo di variazione della tensione normalmente ipotizzabile in esercizio, il campo elettrico presenti effettivamente delle variazioni lineari con la tensione. E’ stato inoltre verificato come difetti che siano posizionati sul fusto dell’isolatore in modo da non trovarsi nella situazione di massima sensibilità del metodo siano comunque individuabili mediante questa metodologia diagnostica. Le prove effettuate con difetti che non si trovino direttamente collegati con la flangia in tensione o con la flangia a potenziale di terra dell’isolatore hanno permesso di individuare condizioni prossime al limite di rilievo in termini di lunghezza del difetto in quella che è la condizione di minima sensibilità del metodo. L’attività svolta ha permesso di raccogliere ulteriori informazioni riguardo alla possibilità di individuare danneggiamenti di isolatori compositi mediante il rilievo del campo elettrico mediante tecniche di manutenzione sotto tensione. Si sono considerati difetti di tipo conduttivo, che sono quelli che compromettono maggiormente la tenuta dell’isolatore e che sono quindi quelli che vanno diagnosticati con maggiore tempestività. I difetti che possono essere riscontrati in esercizio possono però essere non completamente conduttivi poiché costituiti da parziali carbonizzazioni della superficie dell’isolatore. Sarebbe quindi interessante e utile potere approfondire le indagini sperimentali con rilievi di campo elettrico in laboratorio su isolatori difettosi prelevati dall’esercizio, al fine di correlare l’entità del difetto diagnosticato con la riduzione della tenuta dielettrica dell’isolatore sul quale è stato individuato.

Esempi di difetti simulati e reali su isolatori compositi