A isolante ad alta tensioneè un componente che soddisfa contemporaneamente due funzioni apparentemente contraddittorie: deve supportare fisicamente un conduttore sotto tensione, resistendo al suo peso, tensione, carichi di vento e carichi di ghiaccio, prevenendo allo stesso tempo qualsiasi effettiva dispersione di corrente verso la torre di messa a terra o altre strutture. Quando la tensione supera 72,5 kV (standard IEC) o 69 kV (standard nordamericano), la soglia alla quale inizia il termine "alta tensione", questa combinazione trasforma quello che sembra essere un semplice componente in un assemblaggio di precisione conforme sia agli standard dimensionali che elettrici.
Cosa fa realmente
UNisolantenon "blocca" la corrente elettrica; assicura invece che la resistenza del percorso verso terra sia sufficientemente elevata da impedire un efficace flusso di corrente. La corrente può disperdersi attraverso due percorsi e la progettazione deve affrontare entrambi gli scenari: in primo luogo, la rottura del materiale isolante: la sua resistenza alla rottura è determinata dalla rigidità dielettrica, con la porcellana elettrica e il vetro rinforzato che presentano rigidità dielettriche superiori a 20 kV/mm; in secondo luogo, la dispersione superficiale: la sua resistenza alla dispersione è determinata dalla distanza di dispersione, ovvero la lunghezza del percorso di dispersione lungo lo strato isolante e i suoi bordi, che è generalmente impostata tra 16 e 31 mm per kV di tensione di sistema, in base al livello di contaminazione nel sito di installazione.
Il percorso di degrado superficiale descrive i meccanismi attraverso i quali gli isolanti si guastano durante il funzionamento: deposizione di polvere, sali e residui industriali sulla superficie dell'isolante; l'esposizione all'umidità o alla pioggia leggera provoca la dissoluzione di questi depositi e la formazione di una pellicola conduttiva; successivo inizio del flusso di corrente di dispersione; sviluppo graduale di zone secche che generano archi elettrici; e, infine, lo sviluppo a cascata di questi archi che porta a un flashover su vasta scala, un cortocircuito a terra, che può innescare lo sgancio della linea. Tutte le caratteristiche strutturali degli isolanti ad alta tensione, come nervature profonde, creste sporgenti distribuite alternativamente e gonne estese sono progettate per estendere e bloccare questo percorso di corrente di dispersione.
Tre scelte di materiali
La porcellana è un materiale ceramico di allumina-silice cotto caratterizzato da una superficie smaltata, non porosa, con una durata di 30–40 anni. È ampiamente utilizzato nei corridoi di trasmissione che operano a livelli di tensione di 800 kV e superiori ed è supportato da decenni di dati operativi sul campo. Il suo svantaggio è che le perforazioni interne del corpo in porcellana non lasciano tracce visibili; di conseguenza, le aziende elettriche conducono ispezioni casuali sulle linee operative per identificare le unità guaste.
Questo polimero composito combina barre di fibra di vetro con fogli di gomma siliconica, ottenendo un peso pari solo a circa un quinto di quello dello strato ceramico. La gomma siliconica presenta proprietà idrofobiche, che possono essere trasferite allo strato contaminato stesso, riducendo così in modo significativo la corrente di dispersione: ecco perché tali materiali compositi sono diventati oggi la soluzione preferita nelle regioni costiere, desertiche e dei corridoi industriali.
Quando il vetro temperato si rompe, presenta motivi visibilmente frammentati, rendendo i difetti facilmente rilevabili da terra; nel frattempo, l'acqua piovana può sciacquare in modo relativamente pulito la sua superficie liscia. Questo prodotto ha già stabilito una solida base di mercato in Europa e America Latina.
Valutazioni e standard che contano
Le specifiche tecniche non comprendono solo i valori di tensione. L'acquirente dovrà specificare chiaramente il carico di guasto meccanico, la distanza superficiale compatibile con il grado di inquinamento IEC 60815 in loco e la tensione di tenuta richiesta. Gli standard applicabili includono: IEC 60383 per isolatori di linea aerea in ceramica e vetro; IEC 61109 per isolatori compositi di sospensione e tensione; IEC 60168 per torri; ANSI C29 per il Nord America; e standard GB/T per l'utilizzo in Cina. Per le apparecchiature che funzionano a livelli di tensione superiori a 220 kV, devono essere installati anelli graduati all'estremità sotto tensione della stringa isolante per sopprimere la scarica corona e le interferenze in radiofrequenza.
Informazioni sugli isolanti CE
EC Insulators (ECI) produce isolatori di sospensione compositi da 1 kV a 750 kV, ritagli in porcellana e silicone, scaricatori di sovratensione e raccordi di linea in strutture certificate ISO 9001:2015 a Jiangxi e Shanghai, Cina. I prodotti sono testati secondo gli standard IEC, ANSI e GB da laboratori terzi accreditati ed esportati in più di 69 paesi. Per schede tecniche o preventivi di progetto, contattareinfo@ec-insulators.com.