Applicazione e progettazione di isolanti compositi per una rete di trasmissione in crescita ed evoluzione

La necessità di integrare le risorse energetiche rinnovabili e di prepararsi all’aumento della domanda di energia man mano che l’elettrificazione prende piede nei trasporti e in altri settori, crea sfide per una rete che invecchia. Alcuni problemi si stanno risolvendo con l'introduzione di apparecchiature innovative per potenziare la rete di distribuzione.

Nei prossimi decenni la rete di trasmissione elettrica statunitense dovrà risolvere una serie di sfide. È un periodo che vedrà l'integrazione della produzione rinnovabile su larga scala nella rete, mentre gli operatori devono fare i conti con proiezioni di crescita del carico anno su anno, un boom di stazioni di ricarica per veicoli elettrici e disturbi ambientali comuni che minacciano l'affidabilità e la resilienza .

Gli Stati Uniti e altri paesi hanno accelerato l’installazione di nuove risorse energetiche rinnovabili, in gran parte a causa della preoccupazione globale per il cambiamento climatico. La rete di trasmissione dell’energia si trova ad affrontare una sfida importante poiché i produttori di energia lavorano per ridurre le emissioni di anidride carbonica soddisfacendo allo stesso tempo la domanda di interconnessione di queste nuove fonti di generazione.

Ci sono molti ostacoli. Gli operatori di rete devono affrontare la sfida di potenziare la capacità delle attuali linee di trasmissione e di ottenere l’approvazione normativa regionale per qualsiasi progetto di rete. C'è resistenza da parte dei proprietari terrieri con preoccupazioni sul diritto di passaggio, e opposizione dovuta alle incognite sugli effetti a lungo termine dei campi elettromagnetici vicino alle linee di trasmissione.

Questi ostacoli influiscono sulla progettazione e costruzione di linee elettriche aeree e torri di trasmissione e gli operatori di rete sono alla ricerca di soluzioni per affrontare questi problemi. Alcune sfide vengono affrontate con l’introduzione di apparecchiature innovative per potenziare la rete elettrica. Un'innovazione è l'uso di un isolante composito, sia come struttura che come isolante, in quello che è noto come braccio trasversale isolato composito a doppia V (CICA). La tecnologia è emersa come un nuovo approccio per affrontare le sfide tecniche, ma anche finanziarie, presentate dalla rete elettrica in continua evoluzione di oggi.

1. Un braccio trasversale isolato composito (CICA) è composto da isolatori per cavi, postisolanti, connessione di accoppiamento metallico, dispositivi di schermatura per l'equalizzazione della tensione e stringhe di montaggio sospese per conduttori. CICA sostituisce la combinazione “tradizionale traversa in ferro + corda isolata sospesa” nelle linee di trasmissione aeree e funge da supporto isolante per i cavi dell'alta tensione. Ha prestazioni di isolamento elettrico e prestazioni meccaniche più eccellenti rispetto alle soluzioni tradizionali. Per gentile concessione: SHEMAR Potenza

La CICA (Figura 1) può essere utilizzata sia in progetti di linee di trasmissione aeree nuove che esistenti. Il tradizionale braccio trasversale in acciaio e le corde isolanti aumentano sia lo sbalzo verticale (isolante della sospensione) che l'oscillazione orizzontale (braccio trasversale). Il Double-V CICA consente la compattazione laddove il suo unico gruppo modulare integrato (Figura 2) riduce sia la lunghezza verticale che l'oscillazione orizzontale.

2. Questa immagine fornisce un confronto tra il CICA a doppia V e una configurazione tradizionale con braccio trasversale in acciaio. Per gentile concessione: SHEMAR Potenza

L'assemblaggio a doppia V sostituisce la singola V orizzontale bidimensionale, una tecnologia sviluppata per la compattazione decenni fa per ottimizzare la geometria della torre di trasmissione. Tuttavia, con la compattazione, la singola V presenta ancora limitazioni nella rigidità alla flessione e nella compressione. È stato riscontrato che la doppia V fornisce prestazioni simili, con un rapporto resistenza/peso superiore, capacità elastica di resistere a carichi d'urto (come durante una condizione di conduttore rotto) e resilienza contro scariche indotte dall'inquinamento attraverso l'uso di isolatori compositi in gomma siliconica che li rendono la scelta più adatta per bracci trasversali isolati.

Il Double-V CICA è una combinazione di isolatori per montanti della linea composita e isolatori di sospensione, come mostrato nella Figura 3. L'isolatore per montanti della linea composita funziona come supporto per carichi di compressione e flessione mentre l'isolatore di sospensione funziona come supporto per carichi verticali/di tensione .