le funi di guardia

[delgrosso]

Salve a tutti,

nelle linee elettriche aeree in alta tensione sono presenti le funi di guardia (conduttori metallici non isolati collegati a terra) installati al di sopra dei tre conduttori di fase con lo scopo di proteggere tali conduttori da scariche atmosferiche. Vorrei come avviene questa protezione.

Grazie in anticipo.

[EdmondDantes]

La fune di guardia è un provvedimento di protezione contro le sovratensioni di carattere preventivo. L'onere economico da sostenere è molto elevato, ma i vantaggi sono molti.

Faccio un discorso fisico. È possibile scrivere alcune relazioni in termini di impedenza, resistenza di terra e sovratensioni... ma non mi va Troppo lungo

La fune di guardia connessa francamente a terra, e dunque allo stesso potenziale di questa, determina una deformazione del campo elettrostatico, che preesisteva alla sua installazione.
Tale azione protettiva è efficace se l'angolo fra la verticale passante per la stessa e la retta che la congiunge con il conduttore più esterno non superi i 30°.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Immaginiamo una nube carica.
L'azione protettiva (riduzione delle fulminazioni dirette sui conduttori) può essere spiegata in termini di fenomeno corona e scarica ascendente che si congiunge con il canale discendete.
La fune di guardia è posta in posizione più elevata in modo tale da indurre sulla stessa una carica maggiore rispetto a quella indotta sui conduttori di potenza.
Il gradiente critico per l'innesco del fenomeno corona si raggiunge prima sulla fune: nasce una scarica ascendente che parte dalla fune di guardia e il trasferimento delle cariche della nube avviene principalmente attraverso questa e i tralicci (la fune è collegata ai tralicci). Un numero minore di fulmini colpirà la linea.
Ma non solo, la fune di guardia contribuisce a ridurre le sovratensioni causate dai fulmini che colpiscono direttamente la linea, poiché è in grado di ridurre l'impedenza d'onda dei conduttori.
Inoltre, quando un fulmine colpisce un sostegno, la fune di guardia contribuisce a disperdere parte della corrente anche attraverso gli altri sostegni, riducendo il rischio di scariche dal sostegno verso i conduttori.

[ildoghy]

Riducono anche di molto l'entità di sovratensioni di tipo indotto, anche se questo fenomeno non è molto influente nelle linee AT

[Gabbo93]

Salve!Colgo l'occasione per porre una domanda inerente alle funi di guardia in questo post, senza doverne aprire un altro.

Sono uno studente di Ing. Elettrica e questa semestre,(primo del terzo anno), si è svolto il corso di Impianti Elettrici nel quale ci si concentrava nello studio di impianti di alta(specialmente) e di media tensione.

Nel corso si è accennato alle funi di guardia, si è parlato del fatto che esse riducano la reattanza di sequenza omopolare offrendo un percorso a bassissima impedenza, e della loro funzione di protezione verso le sovratensioni di origine atmosferica sia in maniera preventiva e sia, in caso di fulminazione diretta della linea, a ridurre l'impedenza della linea in maniera da creare una forte differenza di impedenza fra il tronco percorso dall'onda di sovratensione e quello dove vi è installata la fune di guardia, generando così nel punto terminale fra un tronco e l'altro una forte componente di onda riflessa, attenuando la trasmessa. Infatti ci è stato aggiunto che le funi di guardia, spesso, vengono installate dopo il primo km dalla centrale, proprio per evitare onde di sovratensione elevate sulle nostre macchine elettriche.

Però, oltre questo, non sie è detto molto altro in quanto saranno approfondite in corsi della magistrale/

Ora, il mio dubbio verte su come esse siano installate e come si trovano rispetto ai conduttori di linea... questo perché quando ho sentito che per il caso delle onde di sovratensione esse riducono il valore dell'impedenza di linea, sul tronco dove sono installate, ho subito fatto il seguente collegamento: le funi di guardia sono conduttori a bassissima impedenza + abbassano l'impedenza del tronco di linea in questione = sono in parallelo alla linea!

Però, ora, ritornando sui miei passi e dopo una discussione con un mio compagno di corso, qualche dubbio sulla mia deduzione, precedentemente fatta, mi è venuto.
Ho passato parecchio tempo su internet cercando una qualche fonte che mi desse conferma o meno su come queste funi di guardia siano effettivamente installate rispetto ai conduttori di linea e se, magari, abbiano posizione/comportamenti diversi in funzione del contesto per quali vengono installate... ma, tranne svariati:"opportunamente collegate", nulla!

Fin quando sono capitato in questo post e ho deciso di sfruttarlo chiedendo un chiarimento su questo mio dubbio, in maniera da avere una visione più ampia, e soprattutto GIUSTA, dell'argomento.

Attendo notizie e ringrazio tutti coloro mi dedicheranno del tempo!

Cordialità

[fpalone]

Infatti ci è stato aggiunto che le funi di guardia, spesso, vengono installate dopo il primo km dalla centrale, proprio per evitare onde di sovratensione elevate sulle nostre macchine elettriche.

Ciao Gabbo93, probabilmente hai capito male. Le funi di guardia sono installate su tutta la lunghezza della linea; è proprio il punto vicino alle stazioni elettriche ad essere il più importante da proteggere e non il contrario!

[Gabbo93]

Ciao fpaolone, ti ringrazio del commento.

Non mi sono voluto esporre dicendo che erano installate su tutta la linea, perché non ne avevo la certezza, e pensavo fossero installate non per forza su tutta la lunghezza della linea, ma magari in determinati punti di maggiore interesse, proprio per il costo elevato che comportano.(Buono a sapersi :) )

Per quanto riguarda il secondo punto, come ho già detto non c'è stato un vero e proprio studio sulle funi di guardia, più che altro venivano tirate in ballo in un contesto causa effetto... cioè parlavamo di un argomento che le riguardava e veniva detto come esse influivano; quindi ho una visione più settoriale che globale su questi funi di guardia. E quando è stato introdotto il coordinamento dell'isolate e fatta una panoramica sugli scaricatori e spinterometri, è stato aggiunto quest'altra informazione sulle funi di guardia cioè che vi era l'installazione di una fune sul primo km dopo le centrali, proprio per andare a attenuare le onde di sovratensione che si dirigono verso le centrali e quindi a salvaguardi di trasformatori e generatori.
Ora, sulla precisa distanza di questa fune dalla centrale magari avrò sentito male io, però concettualmente su questo punto dovrei esserci.(dimmi se ritieni ci si qualcosa di errato :) )

Mentre per quanto riguarda il mio dubbio principale mi sai dare qualche informazione, per avere le idee un po' più chiare?

[fpalone]

Se il tuo dubbio riguarda come sono collegate le funi di guardia, esse sono collegate senza alcun isolamento al cimino di ogni traliccio, come vedi nella foto seguente. La fune di guardia si trova quindi al potenziale di terra.

Mi pare però che tu abbia le idee un po' confuse: la fune di guardia non serve a attenuare le onde di sovratensione che si dirigono verso le centrali, ma principalmente a proteggere i conduttori di fase dalle scariche per fulminazioni dirette (ossia ad evitare che un fulmine colpisca direttamente il conduttore di fase) e di ritorno (ossia quelle dovute a fulmini che colpiscono il traliccio).
Questo allo scopo di garantire la continuità di esercizio della linea e non di proteggere il macchinario di stazione; per quest'ultimo compito si impiegano scaricatori e, più che altro in passato, spinterometri.
Le funi di guardia consentono inoltre di ripartire le correnti di un eventuale guasto su un traliccio tra gli impianti di terra di diversi tralicci, in modo da ridurre le tensioni di passo e contatto.

[Gabbo93]

A noi è stato detto che, oltre a proteggere i conduttori di fase da fulminazioni dirette, poiché essendo poste più in alto rispetto ai conduttori di fase si va a localizzare una maggiore carica.

Hanno, anche, una duplice funzione di protezione qualora il fulmine colpisca i conduttori di fase in maniera diretta. Questo fenomeno di protezione, è dovuto al fatto che la presenza di una fune di guardi abbassa il valore di impedenza del tronco di linea in questione e quindi nell'avanzamento dell'onda di sovrat. si va a creare un punto in cui Z1=/Z2, generando un forte coef di riflessione dell'onda in quel punto. Chiaramente tutto ciò coordinato con gli altri strumenti di protezione, come scaricatori e spinterometri.

Ed è proprio per questo che nasceva il mio dubbio su come le funi di guardia fossero collegate rispetto ai conduttiri e quindi riuscissero a ridurre l'impedenza dei conduttori di fase.

Ora, magari questo era un tipo di metodo usando più in passato, non so dirti... ma questo concetto ci è stato ribadito più volte in aula.

[fpalone]

Hanno, anche, una duplice funzione di protezione qualora il fulmine colpisca i conduttori di fase in maniera diretta. Questo fenomeno di protezione, è dovuto al fatto che la presenza di una fune di guardi abbassa il valore di impedenza del tronco di linea in questione e quindi nell'avanzamento dell'onda di sovrat. si va a creare un punto in cui Z1=/Z2, generando un forte coef di riflessione dell'onda in quel punto.

Non capisco cosa intendi dire: cosa sarebbero Z1 e Z2?
Hai chiaro il concetto di impedenza d'onda e la differenza tra essa e la impedenza di servizio della linea?

[Gabbo93]

Allora Z1 è l'impedenza del tronco sul quale si sta propagando l'onda di sovratensione e Z2 è l'impedenza del tronco successivo che l'onda di sovratensione incontrerà nel suo propagarsi. Con Z2 diverso da Z1.

Per impendenza d'onda ti riferisci all'impedenza caratteristica della linea Z0= (X/Y)^1/2, con x e y ammettenza e impedenza per unità di lunghezza della linea?