Come i conduttori con nucleo composito riducono i costi dei progetti di trasmissione

Aug 20, 2023

Il tipo di conduttore più diffuso oggi nella rete aerea di trasmissione dell'elettricità esiste dal 1909. Dopo più di 100 anni, il conduttore in alluminio rinforzato con acciaio (ACSR) è un'entità a dir poco nota. Il conduttore in alluminio con supporto in acciaio (ACSS) è arrivato negli anni '70 ed è altrettanto noto.

In confronto, i conduttori con nucleo composito sono giovani nella cronologia delle risorse di pubblica utilità. Tuttavia, dopo 20 anni di servizio, i vantaggi in termini di prestazioni sono evidenti, così come lo sono le considerazioni sul loro utilizzo nella progettazione di progetti di trasmissione economicamente vantaggiosi.

I vantaggi principali dei conduttori con nucleo composito sono la riduzione dell'abbassamento e l'aumento della capacità. I nuclei in fibra di carbonio intrecciati presentano un abbassamento termico significativamente inferiore rispetto a ACSR e ACSS e possono trasmettere fino al doppio della potenza in un conduttore dello stesso diametro. Intrinsecamente, questo vantaggio e altri esplorati di seguito modificano i parametri di progettazione per i progetti di trasmissione.

Le nuove linee di trasmissione che utilizzano conduttori con nucleo composito richiedono meno strutture di supporto perché il loro comportamento a basso abbassamento consente loro di coprire distanze maggiori. Lunghezze di campata più lunghe consentono ai progettisti di accorciare o utilizzare meno strutture. Il risultato è una riduzione significativa dei costi totali del progetto in termini di materiali e diritto di precedenza.

"I conduttori aerei con nucleo composito consentono ai progettisti di ottimizzare la progettazione delle linee riducendo al minimo le linee di vista e riducendo il costo complessivo del progetto", ha affermato Charles Holcombe, responsabile dei sistemi e delle soluzioni aeree presso Southwire Co.

La riduzione del numero di strutture ha abbassato il costo totale di un progetto negli Stati Uniti occidentali, afferma. Una vecchia linea di trasmissione doveva essere ricostruita da zero con nuove strutture di supporto. I requisiti di capacità per la nuova linea sono rimasti gli stessi, quindi gli ingegneri progettisti hanno potuto utilizzare un conduttore con nuclei compositi di diametro inferiore e raddoppiare la distanza tra le strutture di supporto fino a 1.200 piedi. Ciò significava che per la nuova linea erano necessarie la metà delle strutture e che il costo totale del progetto era inferiore del 15%.

I conduttori con nucleo composito consentono invece di ricondurre le linee per aumentare la capacità termica della linea, mentre altre soluzioni di conduttori potrebbero richiedere una ricostruzione completa che include nuove strutture costose. La semplice sostituzione dei conduttori ACSR con conduttori con nucleo composito può consentire fino al doppio della capacità con un abbassamento inferiore.

"Il vantaggio in termini di costi della riconduzione con conduttori ad anima composita è significativo quando è necessario aggiornare una linea per ottenere una maggiore capacità", ha affermato Holcombe. "Invece degli enormi costi per la costruzione di fondazioni e strutture nuove e più grandi per ACSR o ACSS, si investe un po' di più installando conduttori ad alte prestazioni sulle strutture esistenti."

Vantaggi di costo simili entrano in gioco quando sorgono sfide di progettazione uniche. Holcombe descrive in dettaglio un progetto in cui l'erosione del suolo delle sponde del fiume richiedeva che una struttura di supporto fosse spostata più lontano dal fiume, aumentando così la lunghezza della campata di attraversamento del fiume da 1.290 piedi a 1.840 piedi. L'aumento della lunghezza della campata avrebbe aumentato l'abbassamento dell'ACSR, richiedendo strutture e fondazioni nuove e più grandi su entrambi i lati del fiume. Invece, gli ingegneri progettisti hanno scelto di utilizzare un conduttore con nucleo composito, che copriva la distanza senza aumentare l'abbassamento, impedendo una ricostruzione completa della linea e riducendo al tempo stesso il costo totale del progetto.

I requisiti di installazione sono un fattore importante nella scelta dei conduttori per i progetti di trasmissione. A questo proposito, il vantaggio dei conduttori a nucleo composito intrecciato è una maggiore flessibilità e una migliore tolleranza alla flessione. Inoltre, i nuclei compositi possono richiedere le stesse attrezzature, hardware e pratiche di lavoro familiari agli equipaggi che installano ACSR o ACSS.

I nuclei compositi intrecciati non sono soggetti a un singolo punto di guasto. "I nuclei compositi multifilo dei nostri conduttori aerei C7® contengono migliaia di fili continui in fibra di carbonio racchiusi in una matrice polimerica", spiega Holcombe. "Il risultato è un conduttore più durevole e affidabile di qualsiasi altro sul mercato."