Come posizionare isolatori per sezionatori e sottostazioni

Molti fattori devono essere considerati quando si tenta di ottimizzare la scelta e il dimensionamento degli isolatori per le applicazioni nelle sottostazioni. Questi includono considerazioni meccaniche, elettriche, ambientali, funzionali ed economiche.

Questo contributo precedente pubblicato all'INMR da Marco Nosilati e Davide Momesso di GE Grid Solutions in Italia, in collaborazione con l'esperto indipendente Alberto Pigini, ha analizzato diversi parametri tecnici per la selezione ottimizzata dei post isolatori, con particolare attenzione ai sezionatori EHV e UHV.

Un isolante è definito come:"dispositivo destinato all'isolamento elettrico e al fissaggio meccanico di apparecchiature o conduttori soggetti a differenze di potenziale elettrico". Si tratta di una definizione altamente generalizzata in quanto esistono molti tipi di postisolatori utilizzati nelle sottostazioni e nelle stazioni di conversione, a seconda dell'applicazione, ad esempio supporti del bus, supporti di livellamento del reattore, quadri, sbarre collettrici, ecc. Un sezionatore è"un dispositivo di commutazione meccanico che fornisce, in posizione aperta, una distanza di isolamento conforme ai requisiti specificati". I requisiti da rispettare per i dispositivi sezionatori in applicazioni in campo aperto sono molteplici ma possono essere suddivisi in tre classi principali:

• Requisiti funzionali ed elettrici

La funzione principale del sezionatore è garantire la sicurezza. Nella condizione aperta deve quindi garantire un varco aperto visibile ed affidabile; in condizione chiusa, deve resistere alla corrente normale e di guasto senza interruzioni o situazioni anomale e pericolose. Un sezionatore deve inoltre essere progettato in modo da evitare scariche attraverso l'intercapedine e verso terra.

• Requisiti meccanici

Dal punto di vista meccanico, oltre ai propri carichi di esercizio (peso, esigenze operative), il sezionatore deve sopportare anche carichi esterni. Nelle apparecchiature UHV, il più grave di questi è il terremoto. In caso di requisiti sismici è quindi necessario ottenere una progettazione altamente precisa. Altri carichi da considerare sono il cortocircuito, il vento forte e i carichi terminali.

• Requisiti ambientali

Essendo esposti all'aria aperta, i sezionatori devono resistere a tutti i possibili fattori ambientali, incluso il ghiaccio intenso (importante poiché può modificare completamente le prestazioni degli isolatori) e la pioggia battente (che aumenta il rischio di scarica). Innanzitutto c'è l'impatto dell'inquinamento, che è un fattore chiave per il dimensionamento degli isolanti e può portare a scariche a terra.

Poiché tutti questi requisiti sono strettamente legati alle prestazioni dell'isolatore, i postisolatori sono uno dei componenti più importanti di un sezionatore. Allo stesso tempo, requisiti aggiuntivi riguardano lo spostamento sotto carico in servizio, il che significa che i sezionatori hanno una criticità in più da affrontare rispetto ad altre apparecchiature, ovvero il movimento delle parti meccaniche necessarie per l'apertura e la chiusura. Pertanto, per il corretto funzionamento di questa apparecchiatura è necessario un certo livello di rigidità.

L’obiettivo generale nel settore della fornitura di energia elettrica è quello di realizzare sottostazioni all’aperto compatte ed economiche. La tecnologia degli isolatori a valle delle stazioni può contribuire a questo obiettivo limitando le distanze d'arco necessarie per sbarre collettrici, sezionatori e altri apparecchi. Ciò può essere ottenuto ottimizzando la progettazione del post-isolatore selezionando i materiali più adatti, migliorando la resistenza meccanica e la rigidità, riducendo il numero di pile e flange intermedie nonché ottimizzando il profilo di distacco e il fattore di dispersione. Per quanto riguarda le applicazioni UHV, la sfida principale per i post-isolatori riguarda l’altezza, soprattutto perché l’ambiente inquinato spesso richiede lunghe distanze superficiali. I requisiti meccanici derivanti dai carichi di flessione e torsione servono solo a rendere questa sfida più complessa e possono anche aumentare significativamente la difficoltà di produzione di tali unità.

PS:Articolo di inmr che seleziona i post-isolatori per i sezionatori.