IT202100003098A1 - Elemento sensibile al campo elettromagnetico per giunto di media tensione - Google Patents

Description

Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale a Titolo:

ELEMENTO SENSIBILE AL CAMPO ELETTROMAGNETICO PER GIUNTO DI MEDIA TENSIONE

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione trova applicazione nel settore della distribuzione di

energia elettrica terrestre, con l?utilizzo di linee di potenza in cavo interrato,

che lavorino a tensioni comprese tra 3,3 kV e 52 kV. Tale range di tensioni

viene indicato solitamente come MEDIA TENSIONE. I giunti di media tensione

sono utilizzati per collegare tra loro i cavi di lunghezza finita per connettere le

stazioni di produzione di energia elettrica con le stazioni di utilizzo della stessa

energia.

Stato della tecnica

I cavi moderni per il trasporto dell?energia elettrica in media tensione

comprendono generalmente, dall?interno verso l?esterno: un elemento

conduttore metallico, solitamente di alluminio o di rame, uno strato

semiconduttivo sopra il conduttore, uno strato isolante, uno strato

semiconduttivo sopra l?isolante, uno schermo metallico di rame o di alluminio,

una guaina esterna di protezione meccanica. Diversamente dai cavi di

trasmissione marittimi, i cavi per la distribuzione di energia elettrica destinati

all?utilizzo terrestre sono prodotti in lunghezze standard di 300/500 metri. Ci?

comporta che per la copertura di lunghezze superiori si devono realizzare dei giunti di media tensione per connettere tra loro i suddetti cavi di lunghezza non sufficiente. Per la esecuzione di tali giunti si utilizzano dei manicotti tubolari realizzati solitamente in materiale polimerico, costituiti da pi? elementi atti a ripristinare localmente tutti i componenti e le caratteristiche del cavo. ? noto in letteratura come l?esecuzione del giunto di media tensione sia una delle operazioni pi? delicate e critiche per la vita attesa del cavo e della rete di distribuzione. In effetti, per la realizzazione della giunzione ? necessario intervenire sulle estremit? dei cavi da giuntare, asportando gli strati pi? esterni per mettere a nudo il conduttore metallico da connettere. Queste operazioni alterano l?equilibrio elettrico del ?condensatore cilindrico di lunghezza infinita? che si pu? assimilare al cavo nella sua integrit?, creando concentrazioni di campo elettrico che devono essere correttamente gestite dai componenti pi? importanti della giunzione. La qualit? dell?esecuzione di simili manufatti ? ad oggi completamente affidata all?esperienza e alla competenza dell?operatore sul campo, e alle condizioni ambientali in cui l?operatore si trova ad eseguire la sua attivit?. Subito dopo la sua realizzazione, la giunzione viene rimessa in tensione e ricoperta con il terreno di scavo. Eventuali difetti nell?esecuzione di tale lavoro, dovuti a inesperienza dell?operatore, oppure causati dalle averse condizioni ambientali che trascinino sporcizia o acqua sul manufatto in esecuzione, non vengono oggi n? controllati al momento successivo alla esecuzione n? monitorati nel tempo durante la vita in esercizio della giunzione. Esistono diversi sistemi per verificare alcune grandezze elettriche che sono segnali di un certo degradamento della linea, ma essi non sono in grado di fare una analisi puntuale della giunzione, in quanto acquisiscono i segnali alle estremit? della linea stessa, la quale pu? essere lunga anche qualche chilometro. I difetti in parola, nel tempo, sono causa di un continuo degradamento della qualit? dello strato isolante del cavo e del giunto, che pu? portare, in tempi brevi, alla rottura dello stesso e quindi ad un guasto che provoca la distruzione localizzata del cavo. Peraltro, tali difetti generano un segnale elettromagnetico in alta frequenza definito in letteratura tecnica ?scariche parziali?, che per? non sono rilevabili da uno strumento posizionato anche in prossimit? del giunto interrato, a causa dello schermo metallico che avvolge la giunzione, il quale si comporta da filtro passa-basso. Non ? quindi possibile misurare la qualit? dello spettro elettromagnetico emesso dalla giunzione con strumenti standard applicati in prossimit? del giunto; e ci? ? ancora pi? complesso una volta che il giunto sia stato interrato e rimesso in esercizio. Grossi difetti causeranno la distruzione della giunzione in giorni se non in ore dalla rimessa in esercizio, ma difetti meno importanti causeranno il depauperamento lento ma continuo dell?isolante del cavo con rottura dello stesso in alcuni mesi.

PRESENTAZIONE DELLA INVENZIONE

Descrizione

Scopo della presente invenzione ? superare le difficolt? descritte sopra, ovvero la pratica impossibilit? di compiere una analisi della qualit? dell?esecuzione di una giunzione di media tensione subito dopo la sua realizzazione, utilizzando strumenti standard, e la difficolt? di controllare o monitorare nel tempo lo spettro elettromagnetico all?interno della giunzione una volta che la stessa sia stata interrata. Se fosse possibile verificare la qualit? della giunzione subito dopo la sua realizzazione, sarebbe possibile decidere subito se sia il caso di rifarla ex novo anzich? lasciare sulla linea da rimettere in esercizio un componente che potr? guastarsi in maniera imprevista e imprevedibile. Allo stesso modo, se fosse possibile monitorare la qualit? di una giunzione interrata in maniera puntuale, analizzando lo spettro elettromagnetico da essa emesso, sarebbe possibile eseguire una manutenzione preventiva nel momento in cui l?analisi di tale spettro indicasse la presenza di segnali legati ai difetti di esecuzione. Questo eviterebbe di dover eseguire uno scavo per il ripristino della continuit? di servizio dopo un guasto, in condizioni di emergenza e senza pianificazione.

La presente invenzione descrive un elemento sensibile di captazione dello spettro elettromagnetico emesso dalla stessa giunzione, che sia in grado di trasferire tale informazione all?esterno della giunzione, bypassando lo schermo metallico della stessa, e nel caso trasferendo la stessa informazione al livello del terreno permettendo cos? di poter rilevare, analizzare e monitorare tale spettro elettromagnetico anche da remoto, superando la difficolt? della giunzione interrata sotto alcuni metri di terra.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Descrizione

Caratteristiche e vantaggi della presente invenzione vengono messi in evidenza a titolo di esempio non limitativo, in forma di realizzazione preferita ma non esclusiva, nei disegni allegati qui richiamati:

La Fig. 1 rappresenta schematicamente i componenti principali di una giunzione che unisce due cavi di media tensione, con una vista parzialmente sezionata della stessa, senza che la giunzione sia stata ricoperta dallo schermo metallico e senza che gli schermi metallici dei due cavi siano tra loro connessi. La Fig. 2 rappresenta una possibile ma non limitativa forma assunta dall?elemento sensibile al campo elettromagnetico con la sua appendice di connessione verso l?esterno.

La Fig. 3 rappresenta il giunto della figura 1 con parziale applicazione dello schermo metallico, mettendo in evidenza la presenza dell?elemento sensibile al campo elettromagnetico di figura 2 disposto al di sotto di suddetto schermo, e con la sua appendice di connessione uscente da detto schermo.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI UN ESEMPIO DI REALIZZAZIONE PREFERITO Descrizione

La figura 1 mostra in dettaglio un giunto di media tensione di tipo preformato, solitamente realizzato in gomma siliconica o EPDM, che realizza una giunzione tra due cavi di media tensione, indicati con 1 e 2. Ognuno dei due cavi ha una guaina esterna di protezione meccanica e dalle infiltrazioni d?acqua, indicata con i punti 3 e 4, e che si mostra tagliata nei punti 5 e 6. I cavi sono esattamente della stessa tipologia, con schermo a fili metallici, indicati raccolti e ripiegati sulla guaina esterna dei due cavi, come indicato nei punti 7 e 8. Ognuno dei due cavi ? costituito da diversi strati che si possono individuare come di seguito, riferendosi alla sezione esposta del cavo: al di sotto della guaina esterna si trova lo schermo a fili indicato nei punti 7 e 8, e al di sotto ancora segue lo strato semiconduttivo indicato dai punti 9 e 10. Nella sezione di giunto aperta per visualizzare il suo interno viene messa in evidenza la sezione di taglio dello strato semiconduttivo, indicato con il punto 11. Con il punto 12 si indica lo strato isolante del cavo, interposto tra il conduttore 13 e lo strato semiconduttivo 10. Con 14 si indica il connettore a serraggio meccanico, che ha la funzione di unire tra loro meccanicamente ed elettricamente i conduttori dei due cavi.

Il giunto 20 ? costituito:

- Da un elettrodo di tensione 21, realizzato in gomma semiconduttiva, messo in contatto elettrico con il connettore a serraggio meccanico 14.

- Da dei conetti deflettori del campo elettrico 22, i quali sono in contatto elettrico con lo schermo semiconduttivo del cavo 10.

- Da uno strato semiconduttivo esterno 24, che ricopre tutto il giunto.

- Da un corpo in gomma isolante 23, compreso tra l?elettrodo di tensione 21, i conetti deflettori del campo elettrico 22, lo strato semiconduttivo esterno 24 e lo strato isolante del cavo 9.

La fig. 2 mostra l?elemento tubolare sensibile al campo elettromagnetico, che in una sua realizzazione preferita ma non limitativa, ? realizzato con materie plastiche isolanti ed elementi conduttivi metallici. Tale elemento indicato con 40, ? costituito in questa realizzazione da uno strato conduttivo esterno indicato con 41, da uno strato isolante intermedio indicato con 42, da uno strato conduttivo intermedio indicato con 43, e da uno strato isolante interno indicato con 44. Da tale elemento tubolare sensibile si emana una appendice di connessione costituita da un cavo schermato 45, avente un elemento isolante protettivo 46, con al suo interno uno schermo solitamente metallico 47, che copre un conduttore 49 isolato con uno strato isolante 48. La appendice in parola viene utilizzata per trasferire all?esterno della giunzione il segnale elettrico rilevato dall?elemento tubolare sensibile al campo elettromagnetico.

La Fig. 3 mostra la giunzione realizzata tra i due cavi di media tensione sulla quale ? stato applicato l?elemento tubolare sensibile al campo elettromagnetico 40. I due cavi 1 e 2, vengono giuntati tra loro tramite la giunzione 20. L?elemento tubolare sensibile al campo elettromagnetico 40 viene inserito tra la giunzione 20 e lo schermo metallico del giunto 30. Lo schermo metallico del giunto 30 viene connesso agli schermi metallici dei cavi 7 e 8 tramite delle molle a forza costante 31 e 32, garantendo cos? la continuit? dello schermo metallico nel punto di giunzione. L?elemento tubolare ? quindi in stretto contatto con lo strato semiconduttivo della giunzione 24 tramite il proprio strato isolante interno 44, mentre ? in stretto contatto elettrico con lo schermo metallico della giunzione 30, tramite lo strato conduttivo esterno 41. Attraverso lo schermo metallico passa l?appendice di connessione 45.

Claims (8)

Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale a Titolo: ELEMENTO SENSIBILE AL CAMPO ELETTROMAGNETICO PER GIUNTO DI MEDIA TENSIONE RIVENDICAZIONI

1. Un elemento tubolare sensibile al campo elettromagnetico costituito da almeno uno strato pi? interno realizzato con materiale elettricamente isolante, cui si sovrappone almeno uno strato elettricamente conduttivo, cui si sovrappone almeno uno strato elettricamente isolante, cui si sovrappone un altro strato di materiale elettricamente conduttivo, ove l?insieme di tutti i componenti sia flessibile e ripiegabile su s? stesso, e i diversi componenti vincolati tangenzialmente tra loro.

2. Un elemento tubolare come da rivendicazione 1, in cui tutti i componenti costituenti siano realizzati in materiale plastico termorestringente.

3. Un elemento tubolare come da rivendicazione 1, in cui almeno un componente isolante sia realizzato in materiale plastico termorestringente e almeno un componente conduttivo sia realizzato in filamenti o strisce metalliche flessibili.

4. Un elemento tubolare come da rivendicazione 1, in cui tutti i componenti siano realizzati con materiale elastomerico.

5. Un elemento tubolare come da rivendicazione 1, in cui almeno un componente isolante sia realizzato in materiale elastomerico e almeno un componente conduttivo sia realizzato in filamenti o strisce metalliche flessibili.

6. Un elemento tubolare come da ognuna delle rivendicazioni precedenti, dotato di una appendice di connessione costituita da un cavo elettrico di bassa tensione schermato con uno schermo metallico, il cui conduttore ? connesso elettricamente con lo strato conduttivo pi? interno dell?elemento tubolare e lo schermo metallico del cavo suddetto ? connesso allo strato conduttivo esterno dell?elemento tubolare.

7. Un elemento tubolare come da ciascuna delle rivendicazioni precedenti che sia apribile e chiudibile longitudinalmente.

8. Un elemento tubolare come da ciascuna delle rivendicazioni precedenti, che sia inserito all?interno di una giunzione tra cavi di media tensione, tra il corpo della giunzione e lo schermo metallico della giunzione.