ISPEZIONE ELETTRODOTTI

Le linee elettriche per la distribuzione dell’energia elettrica su elettrodotti ad alta tensione, costituite da cavi e tralicci, non sono esente da problematiche relative alla manutenzione e da quelle causate dal deterioramento dei materiali. In particolare per assicurare la continuità del servizio è essenziale conoscere lo stato dei conduttori, dei sostegni, degli isolatori, dei trasformatori su palo e di altre componenti.

Svolgere l’attività di ispezione in questo ambito può essere pericoloso per le persone che solitamente si devono recare in prossimità delle linee. inoltre i costi possono essere rilevanti e spesso è necessario interrompere l’erogazione di energia elettrica nel tratto interessato per evidenti motivi di sicurezza.

Per ovviare e mitigare gran parte di questi problemi risulta interessante l’utilizzo di APR (Aeromobile a Pilotaggio Remoto) industriali adibiti alle ispezioni degli elettrodotti.

1) Mitigare il rischio per il personale addetto ai controlli, che solitamente si reca in prossimità delle linee ad alta tensione
2) Mitigare i costi di ispezione preventiva, programmata o straordinaria
3) Mitigare il tempo necessario all’identificazione del problema
4) Fornire in tempo reale feedback riguardanti lo stato di manutenzione e condizioni d’uso dei tralicci e dei relativi componenti critici
5) Controlli con dettaglio elevato ogni singola parte elettrica, giunzioni, isolatori, stato dei materiali, vegetazione infestante o altre situazioni indesiderate
6) Mantenersi a distanza di sicurezza operando con zoom ottico 30x stabilizzato, fornendo video completamente stabili ed in alta definizione, da cui ricavarne anche dei singoli fotogrammi
7) Verificare lo stato di manutenzione dei conduttori, dei sostegni, degli isolatori e dei trasformatori su traliccio
8) Garantire la continuità del servizio elettrico fornito

Questa tipologia di controllo avviene con linee elettriche in tensione, ovvero senza ricorrere ad alcuna interruzione del servizio e quindi senza alcun disagio alla clientela.

DOPPIA TELECAMERA
Una termocamera al fine di individuare la presenza di eventuali punti “caldi”, quali ad esempio i contatti dei sezionatori, le morsettiere elettriche nei punti di connessione tra linea aerea e quelle in cavo ecc. Tali punti rappresentano ovviamente un’anomalia nel corretto funzionamento del componente oggetto della misura, che in molti dei casi si traduce in una possibile perdita di energia elettrica o peggio ancora in una possibile interruzione di collegamento elettrico, qualora il componente dovesse danneggiarsi ulteriormente.

Una telecamera con zoom 30x ottico e 6x digitale (180x complessivo) per un’analisi della stato della linea, quali il deterioramento degli isolatori, pali, armamento, terreno, dispositivi di protezione contro le sovratensioni come anche le condizioni dei trasformatori a palo, condizioni esterne delle cabine, presenza di piante vicino alla linea.

Ai clienti e ai tecnici professionisti del Fornitore di Energia Elettrica vengono fornite fotogafie geolocalizzate relative ai dettagli sia conformi che non oltre alle analisi termografiche certificate che, tramite valutazioni e stime, possono programmare gli eventuali interventi da mettere in atto.

L’elettrodotto: cenni teorici

L’elettrodotto in ingegneria elettrica è un’infrastruttura di rete destinata al trasporto di energia elettrica ad alta tensione. Hanno delle caratteristiche fortemente variabili, in funzione della tensione di esercizio e se la corrente trasmessa è in continua o in alternata.

Gli elettrodotti aerei sono costituiti da sostegni a traliccio o tubolari realizzati in metallo, progettati in modo da mantenere il conduttore in tensione (le corde metalliche) a un’altezza dal terreno sufficientemente elevata da assicurare isolamento elettrico e rispetto dei valori limite dei campi elettromagnetici al suolo.

L’altezza del traliccio dipende dalla tensione di esercizio, gli elettrodotti in media tensione solitamente presentano sostegni più leggeri e di altezza ridotta.

Un elettrodotto in linea aerea è composto da una serie di elementi che possono essere globalmente suddivisi in “sostegni”, “conduttori” ed “equipaggiamenti” (isolatori, morsetteria, corna e/o anelli spinterometrici, dispositivi antivibranti), che sono costantemente sollecitati, motivo per cui è importante conoscerne sempre lo stato per garantire una continuità di servizio.

I Sostegni

Per linee a bassa e media tensione i sostegni consistono in semplici pali in legno, acciaio o cemento armato centrifugato. Nelle linee ad alta e altissima tensione vengono utilizzati i “tralicci” .

I tralicci sono strutture reticolari realizzate con profilati di acciaio zincato con sezioni a L o a T. Questo tipo di strutture permettono di ridurre al minimo la quantità di metallo utilizzato, offrire una bassa resistenza al vento e ridurre l’impatto visivo della struttura.

Si definisce “campata” la parte di conduttore di energia compresa tra due sostegni.

Ogni sostegno è formato da:

• fondazioni: parte interrata in acciaio e calcestruzzo;
• tronco o fusto: parte verticale;
• mensole: parti del sostegno che sporgono in direzione trasversale rispetto al fusto, alle quali vengono connessi i conduttori (mediante interposizione degli isolatori);
• cimino (o cimini): sporgenze verticali superiori, realizzate per connettere al sostegno la fune di guardia sufficientemente in alto da schermare i conduttori dalla fulminazione diretta.

I Conduttore

Il conduttore è quella corda metallica presente tra un sostegno/traliccio e l’altro. Maggiore è la corrente da essere trasportata e maggiore è la sezione del conduttore, motivo per cui viene utilizzato come materiale l’alluminio che, sebbene presenti una conducibilità elettrica inferiore al rame, è caratterizzato anche da densità e costo inferiori.

Inoltre, un minor peso garantirebbe uno sforzo minore all’isolatore e al sostegno stesso.

Il peso delle campate (i tratti di conduttore sospesi a catenaria tra due sostegni successivi), generalmente comprese tra i 200 e i 1.000 metri, dà origine a tiri di diverse tonnellate nei conduttori, pertanto i conduttori sono quasi sempre realizzati in corde bimetalliche composte da fili di acciaio. L’impiego di una fune bimetallica permette di godere dell’alta conducibilità dell’alluminio e dell’alta resistenza meccanica dell’acciaio.

Gli Isolatori

I conduttori non sono isolati da un rivestimento di materiale ad alta rigidità dielettrica. Per evitare cortocircuiti ovvero scaricamenti della tensione sui tralicci metallici e di qui a terra, è necessario assicurare i conduttori alla struttura per mezzo di elementi elettricamente isolanti.

Negli elettrodotti in bassa e media tensione è diffuso l’uso di isolatori rigidi in ceramica o in vetro. Negli elettrodotti in alta tensione le maggiori lunghezze degli isolatori obbligano a ricorrere a catene di isolatori “a cappa e perno” (nome che deriva dal modo in cui sono fissati l’uno all’altro), una serie di dischi concavi realizzati in ceramica o, più comunemente, in vetro temprato ad alta rigidità dielettrica.

In base al numero di elementi che compongono una catena di isolatori è possibile una valutazione preliminare della tensione di esercizio dell’elettrodotto. Considerando che ogni isolatore è dimensionato per un differenza di potenziale pari a circa 15 kV, il numero n di elementi necessari a isolare una linea con livello di tensione Vn può essere approssimato dalla formula n=(Vn/15)+1 e quindi, ad esempio, una linea da 380 kV, sarà caratterizzata da (380/15)+1 isolatori, arrotondabili per eccesso a 27.

Le funi di guardia

Le funi di guardia fungono da parafulmini per i sottostanti conduttori di energia e sono collegate meccanicamente ed elettricamente ai sostegni, che sono a loro volta singolarmente messi a terra. Le funi di guardia quindi, oltre a costituire una protezione diretta dalla fulminazione, mettono in parallelo elettrico i sostegni dell’elettrodotto, riducendo la resistenza di terra globale della linea.

LA NOSTRA ESPERIENZA PASSATA

Più di 25 anni nell’impiego di sensori industriali e recentemente (ultimi 5 anni) sensoristiche montate sul drone, in collaborazione con il RINA.

Molte delle linee elettriche da ispezionare possono essere piuttosto semplici, grazie alla possibilità di avvicinarsi in prossimità del traliccio e decollare senza alcuna difficoltà dal terreno ma molto dipende dal contesto della misssione (difficoltà di raggiungere o avvicinarsi all’area delle operazioni) e dall’esigenza di richiedere eventuali NOTAM.

LA NOSTRA  ESPERIENZA ATTUALE

Recentemente utilizziamo UAV DJI Matrice 210 RTK per le possibilità che questo mezzo durante le ispezioni dei tralicci. Grazie alla facile integrazione di payload multipli, come termocamera e camera ottica con zoom entrambe stabilizzate, è possibile ottenere un immagine in alta definizione pur mantenendo una distanza di sicurezza di 15 metri dal traliccio. La sua compattezza permette di essere trasportato in una valigia pratica, con al suo interno tutto il necessario (Radiocomando, Batterie, Camere ecc..)

Inoltre, grazie ai vari sensori di prossimità e alla precisione dei dati telemetrici sarà impossibile impattare contro qualunque ostacolo.

COME EFFETTUIAMO LE OPERAZIONI

Il decollo avviene solitamente presso un area libera da ostacoli per poter raggiungere il traliccio che si deve trovare ad una distanza massima di 500 metrI. Posizionare il drone in hovering con la prua diagonale al traliccio in modo che tutte le componentistiche si possano vedere in dettaglio sul cielo e senza che il pilone disturbi troppo l’immagine e possa confondere eventuali anomalie. Dopo di che, con la camera termica si verifica la presenza di eventuali punti caldi che mi indicassero un eventuale anomalia agli isolatori. Con l’utilizzo dell’ottica con zoom si effettua poi un ispezione visiva di eventuali arrugginimenti, rotture, ecc. di ogni ogni singolo componente, come bullonerie, stato del materiale del pilone, eventuali nidi ,ecc.