Un elettrodotto è un sistema per la trasmissione di energia elettrica.
La costituzione degli elettrodotti è molto variabile in funzione della tensione operativa e se questa è in corrente continua o corrente alternata.
Gli elettrodotti per alta tensione sono costituiti da tralicci o piloni metallici che mantengono sospesi i cavi conduttori ad una altezza sicura. Gli elettrodotti per media tensione sono più semplici e molto più bassi. In alcuni casi, per esempio per attraversare una zona abitata, si ha la necessità di interrare le linee in speciali cavi ad alto isolamento, che però presentano maggiori perdite di energia per gli effetti capacitivi tra il conduttore ed il terreno. Altri elettrodotti speciali sono in cavi sottomarini per energia elettrica.
Un generico elettrodotto è costituito dalle strutture di sostegno, i cavi conduttori e gli elementi isolati.
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I sostegni
Per linee a bassa e media tensione i sostegni sono costituiti da semplici pali in legno, acciaio o cemento armato centrifugato.
Nelle linee ad alta tensione, che devono avere una altezza elevata per ragioni di sicurezza, si preferisce l'impiego di tralicci reticolari in profilati di acciaio a L o a T. Queste strutture offrono elevata resistenza con un limitato impiego di materiale e scarsa resistenza al vento.
I sostegni per alta tensione si suddividono in diverse tipologie:
- Sostegno d'amarro: serve a supportare il tiro dell'intero tratto di linea
- Sostegno di sospensione: serve a sostenere il peso di due mezze campate (quella precedente e quella successiva al sostegno stesso)
- Sostegno per angolo: serve a sostenere la campata quando si presenta una variazione sulla rettilineità dell'elettrodotto.
- Tipo delta: può essere sia per l'amarraggio dei conduttori sia per il solo sostegno. La sua particolarità sta nel fatto che i conduttori viaggiano sullo stesso piano.
- Tipo portale: serve per l'arrivo degli elettrodotti nelle stazioni elettriche (ricorda gli stipiti di una porta) ha l'inconveniente di occupare molto spazio.
- Tipo gatto: serve per l'arrivo degli elettrodotti nelle stazioni elettriche (prende il nome dalla testa del sostegno che ricorda quella di un gatto). I vantaggi di questo sono un ingombro minore e, tramite opportuni accorgimenti, la possibilità di poterne orientare la testa nel modo più consono all'arrivo dell'elettrodotto.
I conduttori
Il numero di conduttori va da uno per i sistemi in corrente continua a tre nei sistemi in corrente alternata trifase e oltre per i sistemi a più fasi.
Per gli elettrodotti a tensione più elevata (400 kV ed oltre) ciascun conduttore è costituito da un fascio di conduttori elementari (generalmente tre) distanziati tra loro di qualche decimetro. Viene adottata questa soluzione al posto di quella a conduttore singolo sia per aumentare la potenza trasmissibile che per limitare la dispersione di energia e i disturbi alle telecomunicazioni che avverrebbero a causa dell'effetto corona innescato proprio dall'elevata tensione.
Il materiale più usato per la realizzazione dei conduttori è l'alluminio che, sebbene presenti una conducibilità elettrica inferiore al rame presenta rispetto a questo un peso notevolmente minore e semplifica quindi sia le operazioni di posa che la struttura dei tralicci e degli isolatori. Per migliorare la resistenza meccanica dei conduttori in alluminio, i trefoli ("trefolo" è ciascuno dei cavi elementari di cui è costituito il conduttore) più interni vengono realizzati in acciaio (conduttori in alluminio-acciaio).
Nelle linee aeree ad alta tensione si usano conduttori costituiti da un'anima di trefoli in acciaio e un rivestimento di trefoli di alluminio. Questa formazione viene utilizzata in quanto le linee aeree possono avere campate (distanza fra traliccio-traliccio) di diverse centinaia di metri (ad esempio per attraversare il fiume Po la campata è di poco meno di un km) quindi si sfrutta la resistenza dell'acciaio per supportare il peso del conduttore e la conducibilità dell'alluminio per il trasporto dell'energia elettrica.
Gli isolatori
Gli isolatori hanno l'ovvio scopo di impedire la dispersione di energia sulla struttura di sostegno, anche in forma di cortocircuito.
In un elettrodotto in aria il principale mezzo isolante è l'aria stessa. Questa però ha una rigidità dielettrica di soli circa 10.000 volt per ogni centimetro (a scendere con l'aumentare dell'umidità), oltre la quale si innesca una scarica elettrica. Per questo motivo è necessario che tra ogni conduttore e le strutture di sostegno sia mantenuta una distanza minima opportunamente calcolata, che nei grandi elettrodotti è nell'ordine dei metri. Una distanza ancora maggiore deve essere considerata per persone od oggetti che possono transitare sotto la linea elettrica.
I conduttori sono sostenuti da elementi isolanti costituiti da una serie di dischi concavi realizzati con una miscela di vetro e silicio sovrapposti con una leggera concavità rivolta verso il basso; questo sistema si chiama isolatori cappa/perno. In questo modo si offre alla conduzione di superficie un percorso molto più lungo e contorto. Inoltre in caso di pioggia, poiché l'acqua che si deposita sulla superficie degli isolatori rappresenta un percorso a bassa impedenza per la corrente, questa struttura fa si che ciascun elemento rimanga coperto da quello superiore e quindi parzialmente asciutto in quanto interrompe il flusso acqueo.
Gli isolanti dei cavi isolati presentano una rigidità dielettrica maggiore dell'aria. Nei cavi isolati ad olio tra la guaina esterna ed il conduttore è presente una intercapedine riempita di appositi oli minerali con elevata rigidità dielettrica.
Protezione
Sulla parte più alta degli elettrodotti corrono uno o due fili supplementari, chiamati funi di guardia che non trasportano energia, ma proteggono i sottostanti fili dai fulmini. Questi cavi sono elettricamente connessi ai tralicci ed agiscono da parafulmini. I tralicci sono a loro volta singolarmente messi a terra. Le funi di guardia tra l'altro mettono in parallelo i tralicci riducendo la resistenza di terra.
L'elettrodotto attira i fulmini perché al suo interno è più alta la densità di carica. Due cariche elettriche, come il fulmine e il flusso di corrente, si attraggono secondo la forza di Coulomb. Essa è definita fra cariche puntiformi, a densità energetica infinita. Quanto più è alta la densità di energia per unità di massa fra le carche tanto più la forza di interazione è prossima a quella di Coulomb.
Oltre ai fulmini anche rari fenomeni atmosferici possono perturbare le linee elettriche inducendo sovratensioni nei conduttori. Un fenomeno particolarmente dannoso per gli elettrodotti è provocato dall'alterazione della ionosfera in seguito ai brillamenti solari, che possono portare all'apertura di interruttori automatici e causare black-out.
Ai due estremi di ogni isolatore sono montati anelli o punte elettricamente connesse rispettivamente al traliccio e al conduttore di linea. Questi elementi costituiscono uno spinterometro che sopprime eventuali sovratensioni per mezzo di una scarica. Nelle stazioni di invio e ricezione dell'energia elettrica sono installati altri dispositivi di protezione.
Gli impianti di questo tipo hanno in linea di massima due importanti obblighi per l'incolumità di chi si trova "vicino", o "nei pressi" del traliccio:
- Ai piedi del traliccio deve essere applicato un cartello che faccia capire ad un soggetto la pericolosità dell'impianto. Si è cosi deciso di raffigurare un teschio umano con la scritta del tipo "Pericolo di morte" o "Non toccare i fili", anche se poi è facile trovare tralicci che riportino o soltanto il teschio o solo la scritta di pericolo.
- a seconda dell'altezza del traliccio, 5 o 10 metri prima del sostegno dei fili elettrici devono essere applicati degli "spuntoni" in modo da impedire che una persona possa arrampicarsi sull'intero traliccio ed arrivare a toccare i fili elettrici con gravi conseguenze.
Dove i tralicci sono alti almeno 50 metri è anche obbligatorio installare sulla fune di guardia delle sfere, di solito di colore bianco-rosso, per rendere evidente la presenza dell'elettrodotto ai velivoli.
Costruzione e manutenzione
Sia un tempo ma anche oggi, seppur più raramente, i tralicci vengono costruiti pezzo per pezzo verso l'alto a partire dalle fondamenta. Una volta completati questi, una fune chiamata traente, veniva trasportata scalando i tralicci lungo la linea. Con questa fune venivano poi tirati i cavi conduttori, sostenuti per mezzo di carrucole. Una volta montato un cavo gli operai si spostavano da un traliccio all'altro su una specie di bicicletta con due carrucole appese al cavo al posto delle ruote.
Oggi i tralicci vengono per lo più assemblati in sezioni a terra che vengono poi montate per mezzo di gru o elicotteri. Anche le funi vengono trasportate da elicotteri, mentre i cavi sono tirati da macchine che scorrono sulle funi.
La manutenzione delle linee richiede che sia assicurata l'assenza di tensioni pericolose sia di linea, sia dovute a fulmini che possono colpire i conduttori a decine di chilometri di distanza. Per questo, dopo avere aperto i sezionatori e gli interruttori, tutti i conduttori vengono collegati elettricamente a terra. Per maggior sicurezza viene anche realizzata una messa a terra locale sul posto di lavoro tramite un fioretto (asta isolata) e terre mobili. Con questo sistema si realizza un sistema equipotenziale fra gli addetti ai lavori, il conduttore e il traliccio.
La manutenzione di un elettrodotto può comprendere svariate attività, la prima fra tutte consiste nel capitozzare piante che si trovano al disotto o nelle immediate vicinanze dello stesso in quanto possono causare disservizi dati da scariche verso terra causati dal contatto fra uno o più conduttori e la pianta stessa.
In secondo luogo si procede allo sfalcio dell'erba e degli arbusti che nascono naturalmente sulle fondazioni poiché possono deteriorarle.
Vi sono inoltre altre svariate attività che vanno dall'ispezione visiva periodica alla riparazione di strefolature (cioè rottura di uno o più trefoli dei conduttori o della fune di guardia) alla sostituzione degli isolatori rotti. Da non sottovalutare il controllo del franco da terra (distanza che separa il terreno dal conduttore/i più basso/i) in quanto nella costruzione di nuove strade viene spesso ridotto creando seri pericoli per l'incolumità delle persone che transitano al di sotto dei cavi in tensione.
Rimozione e interramento dei cavi
Le spese per la rimozione e interramento dei cavi sono interamente a carico dell'esercente il cavidotto, secondo quanto disposto all'art. 122 del Testo Unico 11.12.1933 n. 1175 che, al suo quarto comma, stabilisce che "salvo le diverse pattuizioni che si siano stipulate all'atto della costituzione della servitu, il proprietario ha facolta di eseguire sul suo fondo qualunque innovazione, costruzione o impianto, ancorché essi obblighino l'esercente dell'elettrodotto a rimuovere o collocare diversamente le condutture e gli appoggi, senza che per cio sia tenuto ad alcun indennizzo o rimborso a favore dell'esercente medesimo".
La disciplina si applica in tutti i casi di servitù di passaggio, sorta per convenzione, sentenza , espropriazione o usucapione ab immemorabile. A nulla rileva il fatto che l'eletrodotto fosse presente prima della costruzione edilizia o dell'introduzione della servitù. La legge privilegia un criterio differente dalla priorità temporale, ossia la tutela del pieno esercizio dei diritti di proprietà e della messa in sicurezza degli impianti.
Se il prorietario detiene una regolare concessione edilizia e il terreno è edificabile, può procedere ai lavori e l'esercente il cavidotto è tenuto ai necessari adeguamenti impiantistici. E' sufficiente una raccomandata con ricevuta di ritorno e allegato il titolo autorizzativo del Comune.
E' necessario che i cavi (elettrici, delle telecomunicazioni, dell'illuminazione pubblica etc.) siano situati nella proprietà del richiedente. Se sono in una proprietà confinante, del comune piuttosto che di un vicino, le spese sono interamente a carico del richiedente.
I piloni dello Stretto
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Per approfondire, vedi la voce Piloni dello Stretto. |
Per collegare elettricamente la Sicilia al resto d'Italia tramite la Calabria, fra il 1948 ed il 1955 furono eretti degli enormi tralicci alle estremità dello Stretto di Messina, i cosiddetti piloni dello Stretto. Attualmente non sono più utilizzati a causa della loro bassa efficienza (sacrificata in favore della sicurezza) e sono stati sostituiti come funzionalità nel 1994 da un collegamento sottomarino; tuttavia queste torri di metallo non sono state abbattute, e continuano a svettare sul mare, forti dei loro oltre 200 m di altezza.
Fisica
Effetto Joule
In generale, non esiste un materiale che sia un perfetto conduttore elettrico o un perfetto isolante. Parte della potenza elettrica viene dissipata in calore per effetto Joule: l'entità di questa potenza dipende dalla resistenza del conduttore, dalla corrente elettrica trasportata, dalla lunghezza del percorso.
La corrente che arriva alle utenze domestiche è circa del 10% inferiore a quella prodotta nelle centrali elettriche, tale è la perdita di rendimento elettrico nella rete trasmissiva.
Campo magnetico indotto
La corrente elettrica genera un campo elettromagnetico di Biot-Savart all'esterno del conduttore. Alcuni studi associano gli effetti di questa esposizione a campi magnetici a gravi malattie: in materia di elettrosmog, le leggi impongono un limite massimo alle esposizioni elettromagnetiche e una distanza minima dai centri abitati.
Effetto "pelle"
La corrente elettrica tende a scorrere negli strati più esterni del conduttore, quanto più è alta la sua frequenza. Questo fenomeno è noto come "effetto pelle". Nella rete elettrica italiana la corrente viaggia con frequenze intorno ai 50 Hertz.
A basse frequenze, un segnale tende a percorrere uno spazio grandi distanze senza smorzarsi: è noto che i segnali radiotelevisivi hanno una diffusione planetaria, senza perdita di informazione. Allo stesso modo, un segnale elettrico a bassafrequenza è soggetto a perdite di energia molto più basse.
Il campo magnetico indotto decresce con il quadrato della distanza dalla sorgente, ed è quindi minimo negli strati più esterni del conduttore. Il fatto che al crescere della frequenza il flusso di corrente si muova verso gli strati più esterni può essere interpretato come una tendenza del segnale a conservare nello spazio e nel tempo tutta la sua energia e informazione.
Voci correlate
- Trasmissione di energia elettrica
- Distribuzione di energia elettrica
- Sistema trifase
- Cavo sottomarino
- Elettrosmog
Collegamenti esterni
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