Cosa sono e a cosa servono quegli strani dischi che vediamo sui tralicci elettrici?

Durante i nostri viaggi in macchina abbiamo notati tutti la presenza di strani dispositivi a forma di disco attaccati ai tralicci elettrici. Questi dispositivi, chiamati isolatori, oltre ad avere una funzione prettamente meccanica di sostegno dei cavi a cui essi sono collegati, ne hanno una seconda, servono infatti a isolare elettricamente il conduttore nudo che sostengono, separandolo dal traliccio che si trova a un potenziale elettrico diverso. È facile quindi intuire che senza di loro, se i cavi fossero connessi direttamente al traliccio, la corrente si richiuderebbe verso terra attraverso i tralicci stessi, vanificando il compito delle linee elettriche, ovvero quello di trasportare l’energia elettrica fino alle nostre case o industrie.

Come è fatto un isolatore per tralicci elettrici

Esistono principalmente due tipologie di isolatori; in funzione della tipologia di attacco al sostegno si dividono in:

• Isolatori rigidi;
• Isolatori a sospensione.

I primi sono formati da un unico elemento fissato rigidamente al sostegno. Quelli a sospensione, invece sono formati da una serie di elementi singoli ripetuti, connessi meccanicamente tra loro a formare una catena più o meno lunga. Sono questi ultimi quelli che vengono utilizzati sui tralicci che sorreggono le linee di alta tensione.

Il singolo elemento degli isolatori a sospensione viene chiamato nel gergo tecnico isolatore a cappa e perno proprio per via della sua tipica forma: sono costituiti da una cappa in ghisa malleabile sulla quale viene fissato l'elemento isolante, tipicamente in vetro temprato ad alta rigidità dielettrica. Ogni isolatore presenta una cavità superiore, detta orbita, e un perno inferiore che si innesta nell'orbita dell'isolatore sottostante cosi da formare una catena di isolatori. I due estremi della catena sono connessi, rispettivamente, al sostegno e al conduttore.

I principali materiali isolanti impiegati negli isolatori sono il vetro temprato, la ceramica e le resine sintetiche – soprattutto negli isolatori rigidi di ultima generazione.

Perché hanno quella caratteristica forma a disco

Indipendentemente dalla tipologia di isolatore, la cosa che sicuramente salta all'occhio è la geometria con la quale sono realizzati. Questa forma a "disco" o a "fungo", serve a massimizzare la distanza equivalente tra il traliccio e il conduttore, limitando allo stesso tempo la lunghezza dell'isolatore stesso. In altre parole questa geometria serve ad allungare il cammino di fuga superficiale delle cariche elettriche. In questa maniera, in caso di dispersione verso terra, la carica elettrica che "fugge" dal conduttore deve compiere una strada più lunga e tortuosa rispetto alla strada che percorrerebbe se invece l'isolatore fosse un semplice cilindro isolante. Questo "escamotage" non fa altro che aumentare la resistenza elettrica tra il conduttore e il traliccio, rendendo più difficile la scarica. Inoltre, più la tensione aumenta, più materiale isolante deve essere interposto tra traliccio e conduttore ma anche più lungo deve essere il cammino di fuga. Per questo motivo, gli isolatori impiegati per le alte tensioni sono più lunghi rispetto a quelli impiegati per media o bassa tensione. L'impiego di questa geometria serve inoltre a:

• impedire l’accumulo di acqua, sale e polveri che peggiorano le proprietà isolanti sulla superficie dell'isolatore;
• favorire la pulizia naturale con la pioggia.

Quanti "dischi" servono per formare un isolatore

Come accennato nel paragrafo precedente, la lunghezza dell'isolatore dipende da due variabili: la tensione di esercizio della linea e dalla presenza di condizioni ambientali sfavorevoli. Ogni elemento in ceramica o vetro ha una resistenza dielettrica di circa 10-15 kV, a seconda del tipo e delle condizioni ambientali. Se una linea opera a 132 kV (132.000 V), ad esempio, servono teoricamente tra i 10-12 dischi per garantire l'isolamento elettrico ma per via della presenza di condizioni ambientali sfavorevoli (come il sale, lo smog, l'umidità, ecc…) se ne montano di più. Quindi realmente, il numero effettivo di dischi non dipende solo dalla tensione di esercizio, ma anche dalla categoria ambientale, cioè dal livello di inquinamento presente nell’aria. Queste categorie sono definite dalle norme di settore e il progettista che deve dimensionare la linea ne deve tenere conto.

Cosa succede se un isolatore si rompe

Gli isolatori vengono progettati per durare decenni, ma ovviamente non sono eterni. Possono deteriorarsi e rompersi a causa di:

• fulmini;
• stress meccanico (vento, ghiaccio);
• sollecitazioni termiche;
• inquinamento chimico (piogge acide, smog);
• atti vandalici.

Gli isolatori grazie proprio alla loro modularità sono in grado di garantire un certo grado di ridondanza. Se uno dei dischi si rompe, l'effetto isolante complessivo viene compromesso solo in parte senza pregiudicarlo del tutto. Tuttavia, se più dischi vengono danneggiati, l'effetto isolante viene sempre meno aumentando di contro il rischio di scarica parziale o totale verso il traliccio, sfociando in un guasto a terra che farebbe intervenire le protezione di linea, causando un blackout. Per questo motivo, i gestori della rete (come Terna in Italia) effettuano controlli periodici usando:

• droni con videocamere HD;
• termocamere per rilevare dispersioni o punti caldi;
• sistemi automatici con IA per analisi predittive di guasti.

Il tutto per garantire la continuità del servizio, intervenendo preventivamente prima che il guasto accada.