Dall’impianto di generazione dell’energia agli eventuali punti di utilizzo, la trasmissione e la distribuzione dell’elettricità comprende molti punti di passaggio. Lungo il percorso, il compito di sostenere e separare i conduttori elettrici senza far uscire la corrente, ricade sull’isolante polimerico. Gli isolanti sono disponibili in molte forme, dimensioni e materiali. I materiali compositi contenenti gomma siliconica rappresentano uno dei tipi di isolatori polimerici più diffusi. Sono scelti in base alla loro capacità di resistere a una varietà di ambienti difficili, compresi i climi caldi del deserto così come le regioni a temperatura variabile come quelle che si trovano in Canada, negli Stati Uniti settentrionali, e in Europa.

Anche se il clima gioca un ruolo importante nella degradazione degli isolanti polimerici, non è l’unico fattore che contribuisce alla loro longevità ridotta. Anche la Scarica Parziale della corrente elettrica gioca un ruolo nel loro prematuro malfunzionamento.

La Scarica Parziale (Partial Discharge) è una scarica elettrica localizzata o una scintilla in un sistema di isolamento che non colma completamente il divario tra due elettrodi conduttori. Può verificarsi in qualsiasi punto del sistema di isolamento, dove l’intensità del campo elettrico supera la forza di rottura di quella porzione di materiale isolante. La PD è una reazione che avviene a livello atomico. Il movimento degli elettroni ionizza le molecole dell’aria nei punti di forte stress. La ionizzazione divide la molecola di ossigeno e crea ozono e protossido di azoto che, da soli nei loro stati normali, sono generalmente innocui. Ma quando si mescolano con il vapore acqueo, diventano corrosivi. Se siete mai entrati in una sottostazione e avete notato l’odore di ozono, allora avete assistito in prima persona alla presenza di una scarica parziale.

Gli isolanti polimerici sono costruiti per resistere a climi rigidi e a grandi sbalzi di temperatura. In una certa misura, possono anche sopportare la presenza di PD. Ma ogni asset ha il suo punto di rottura, e la natura corrosiva della PD alla fine deteriora anche gli isolatori polimerici. Ecco perché il monitoraggio frequente delle condizioni è così importante per valutare la loro vita residua.

Gli ultrasuoni e la termografia a infrarossi sono due tecnologie che sono diventate sinonimo di ispezioni e monitoraggio delle condizioni degli impianti elettrici. L’infrarosso è rinomato per la sua capacità di vedere le tracce di calore da distanze di sicurezza, mentre l’ultrasuono si fa preferire per la sua capacità di poter distinguere di quale tipo sia la Scarica Parziale, se Effetto Corona, Arco o Tracking. La nuova tecnologia sotto forma di Telecamere per l’Imaging Acustico, come il SonaVu patrocinato da SDT Ultrasound Solutions, sta guadagnando consensi per la sua capacità di individuare le anomalie PD da distanze di sicurezza in qualsiasi condizione di luce.

Il SonaVu è una telecamera di imaging acustico che sente le fonti di ultrasuoni da cinquanta metri o più di distanza, e poi ne visualizza il suono con un’immagine a colori o un video. Dotata di 112 sensori MEMS digitali, gli operatori possono sia vedere la fonte di ultrasuoni che ascoltarla attraverso un circuito eterodineo e cuffie Bluetooth. Le immagini o i video sono immagazzinati nella memoria e trasferiti al PC per una facile generazione di reports.

Un rapporto diagnostico su una sottostazione a Erie, Pennsylvania, è stato recentemente condotto da Craig Casler, principale ispettore tecnico per la Absolute Infrared Inspection Services. Casler venne chiamato per ispezionare una varietà di assets all’interno della sottostazione, comprese le linee di trasmissione e distribuzione dotate di isolatori polimerici. Le tecnologie da lui utilizzate includono sia telecamere ad infrarossi che sistemi di rilevamento ad ultrasuoni. Un’ispezione con la sua SonaVu Acoustic Imaging Camera ha rilevato, in sicurezza da terra, un deterioramento degli isolatori.

Sonavu
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Gli isolatori polimerici come quello qui raffigurato sono onnipresenti nel mondo della trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Casler è stato rapido a individuarlo come fonte di Scarica Parziale e lo ha confermato grazie al suo SonaVu. Mentre Craig è un ispettore elettrico esperto, ben addestrato nell’uso degli infrarossi e degli ultrasuoni, questa era solo la seconda volta che conduceva ispezioni sul campo con il suo SonaVu. Ha ricevuto un’ora di formazione virtuale online sul SonaVu prima di utilizzarlo sul campo. Questo dimostra la facilità d’uso delle moderne tecnologie e le brevi curve di apprendimento.

Come parte del suo report per il cliente, la raccomandazione di Casler includeva un’azione correttiva sotto forma di pulizia o sostituzione completa dei componenti interessati. È ben noto che gli ultrasuoni rilevano la presenza di PD nelle loro fasi più precoci.

Poiché le ispezioni vengono fatte di routine in questa sottostazione, e questa PD non era presente durante le ispezioni precedenti, si è concluso che il difetto era in una fase iniziale e l’azione correttiva, sebbene necessaria, non era urgente. C’era tempo per pianificare la riparazione.

Spesso un ispettore fa il suo lavoro, e non saprà mai il bene che ha creato. In questo caso, però, il cliente di Craig è stato riconoscente, e ha condiviso le sue scoperte. Dopo il fermo pianificato per sostituire l’isolante polimerico, il cliente ha scattato questa foto e l’ha condivisa. Un esame più attento mostra come l’Effetto Corona abbia corroso il rivestimento polimerico. Guardate attentamente le linee che si tracciano verso il basso da dove poggia il cavo. Questo è l’effetto del Tracking sulla superfice.

Sonavu
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Come per molti assets, il run-to-failure è spesso l’unica strategia di affidabilità impiegata. Quando l’Effetto Corona e/o altre forme di Scarica Parziale sono lasciate senza controllo, o gli assets elettrici non fanno parte della normale routine del Condition Monitoring, accadono catastrofi. La bruciatura intorno all’isolante in questa immagine è stata causata dalla stessa attività di PD mostrata in precedenza. L’unica differenza è che non è stata rilevata in tempo. La manutenzione è stata effettuata in modo reattivo e in emergenza, con danni collaterali alle linee elettriche. Peggio ancora, però, l’incendio ha causato danni a un trasformatore chiave e ha provocato l’arresto di tutto l’impianto.

I sistemi di energia elettrica inaffidabili non solo costano milioni di dollari in tempi morti e riparazioni, ma hanno il potenziale di mutilare e uccidere. La leadership dell’Affidabilità deve concentrarsi sulla conservazione delle risorse fisiche e umane. Gli ultrasuoni rappresentano una tecnologia sicura, facile e affidabile per valutare la presenza di rischi e la necessità di interventi di manutenzione. È una tecnologia a basso costo con una breve curva di apprendimento.