Massimo Rebolini Terna Rete Italia –Responsabile Ingegneria-Sviluppo Tecnologie Presidente Comitato Nazionale CIGRE-Italia

ESPERIENZE CIGRE su Linee in cavo AT

• IL CIGRE

• Un po’ di storia delle tecnologie dei cavi AT

Innovazione non fa salti

• Il Sistema Linea in cavo

• Tappe di una lunga marcia…. per salire la

cima

• Il futuro : la Resilienza - un nuovo approccio

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Conseil International des Grands Réseaux Électriques (Consiglio Internazionale delle Grandi Reti Elettriche)

• Fondata a Parigi nel 1921 come una associazione mondiale no-profit.

• CIGRE affronta tutti i temi relativi allo sviluppo, esercizio e mantenimento delle grandi reti elettriche nelle varie fasi : pianificazione, progettazione,costruzione, esercizio e manutenzione nonchè le apparecchiature, sistemi, materiali e impianti che ne fanno parte.

• CIGRE promuove e organizza la collaborazione tra esperti di tutto il

mondo condividendo conoscenza e raccogliendo le forze per migliorare i

sistemi elettrici di oggi e di domani .

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8000 membri individuali

1100 membri collettivi

da 90 paesi in 2014

58 Comitati Nazionali

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Più di 100 membri individuali , 33 membri collettivi

•Membri individuali: € 80

•Membri Collettivi Industria: € 700,00

•Membri Collettivi IUniversità: € 300,00

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Una rete di esperti a livello mondiale

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Ingegneria e Asset Management Tecnologie e Supporto Specialistico

Trento, 12 Febbraio 2016

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– Smart components for transmission lines – Cost optimisation in new transmission lines – Transmission interconnections – Integration of superconducting transmission and

distribution elements/lines – Integration of power stations to the load centres by

superconducting cables – Off shore platform connection to the grid – (reliability issue) – Towards fluid free components (dry type)

Un po’ di storia delle tecnologie dei cavi AT

Primo cavo di comunicazione con isolante in guttaperga ( W. von Siemens)

Primo cavo di energia con isolante in guttaperga (per corrente continua)

Primo cavo di energia con isolante fibroso impregnato e guaina in pb (c .a)

- 1913 Cavi MT kV di energia a massa impregnata

1913 Emanueli (Pirelli) inventa cavo in olio fluido( OF)

Maturità della Tecnologia di isolamento con carta impregnata e olio fluido

cronologia

1923-24 Cavo 132 kV OF Impianto sperimentale Brugherio

1932 Cavo 220 kV OF impianto sperimentale di Cislago

1925-1934 Cavo a pressione interna di gas nel UK

cavo alta pressione OF ( HPOF) in USA

Cavi a compressione

Cavi OF a bassa pressione

Cavi OF a bassa pressione

19 77 Cavi 750 kV OF a bpr Cavi 1100 kV OF alta pressione

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64 Ans

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Il trionfo dell’OF

Progetto 1000 kV

Pirelli

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Polietilene a bassa densità (LDPE)

Polietilene ad alta intensità (HDPE)

Polietilene Reticolato (XLPE)

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Andamento del campo elettrico del dielettrico nel funzionamento in corrente alternata

Relazione tra il rapporto dei raggi del conduttore di fase e dello schermo

e campo elettrico

Materiale isolante Gradienti elettrici sul conduttore @ f.i.

Olio fluido 15÷18 kV/mm

EPR 2÷3 kV/mm (20 kV) - 6÷7 (150 kV)

XLPE 2÷3 kV/mm (20 kV) - 6÷7 kV/mm (150 kV) - 11÷13 kV/mm (400 kV)

2015 Cavi XLPE a 525 kV DC

cronologia

1944 Cavi isolati in PVC

1947 Cavi 20 kV isolati in PE

1960 Cavi 20 kV isolati in XLPE

1966 Cavi 150 kV isolati in PE

1969 Cavi 220 kV isolati in PE

1979 Cavi 220 kV isolati in XLPE

1986 Cavi 380 kV isolati in XLPE

1988 Cavi 500 kV isolati in XLPE

1997 Cavi 150 kV DC isolati in XLPE

2008 Cavi 320 kV DC isolati in XLPE

2010 Cavi 150 kV kV con isolanti ecocompatibili

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R&D Installazione Esercizio

R&D Installazione Esercizio

- 1925: Brugherio (Italia);

- 1932: Cislago (Italia)

- 1973-1975: Test di

Qualificazione cavi 750

kV e access. al CESI.

Cavi O

F

- Emanueli (1917): primo

cavo OF

- 1934-1936: Parigi, 55 km

a 220 kV

- 1952: Milano, 22.5 km a

220 kV (Lambrate-Porta

Volta)

Impianti

Pilota

- 1927:1985: 2021 km of cavi

in Italia

Qualificazione

EH

V cavi X

LP

E

‘90

1940 - 1980 - Copenhagen: 1997

- Berlino: 1998

- Cavi interrati estrusi (XLPE, LPDE,

EPR):

- 220 kV: 2230 km 315-500 kV: 430 km

(*)

Qualificazione

(*) 40% a 220 kV , 27% a 315-500 kV del

total e- Fonte: Cigrè WG2007 -

Lo sviluppo delle Tecnologie Cavi-Sintesi

Qualifica per Prove ed Esperienza

di Esercizio

220 kV – 314 kV: 5575 km

315-500 kV: 1589 km

TOT: 7164 km of cavi

Qualificazione per Prove

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Ridondanza : 2 sistemi di cavo Diversificazione: 2 fornitori indipendenti

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Nonostante le Prove , i guasti pongono domande , Esperienza Operativa È sempre la prima da considerare , le prove vanno aggiornate in base anche ad analisi dei guasti

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LONDON

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Prima Linea Mista aerea- cavo Direttamente interrata In esercizio nel 2006

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PQTesting

Testing

Site

Testing

Il Sistema Cavo

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Componenti del sistema cavi

Terminali Metallic connection of conductor to the network Electrical field grading (stress cones, capacitive or non linear grading) Interface matters, including cleaning materials, lubricants Insulator/Envelope(Porcelain,synthetic insulator,epoxy…) Filling medium (if any) Screen/Earth connection Base plate Complete termination

Componenti del cavo: Conductor Tape over conductor (optional) Inner semiconducting screen Insulation Outer extruded semiconding screen Layer over seimiconducting screen (optional) Metal screen/sheath Oversheath Complete cable

Giunti Metal connection and its eventual covering Electrical field grading Interface matters including cleaning materials, lubricants… Metal screening, connection to cable screen Eventual filling Outer protection Complete joint

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Testing

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In collaborazione con

Trafori alpini esistenti

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Interconnessioni esistenti

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PI-SA prima sinergia tra traforo e linea elettrica

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Lunghezza totale 12,875 m Diametro nominale 8 m

TBM testa a singolo scudo ( v= tra 0 e 6 giri/min ,lunga 170 metri ,D nom di scavo di 9,46 m Peso 1000 t , alimentata da 8 motori elettrici Tot 7800 kVA

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In collaborazione con

Tappe di una lunga marcia…. per salire la cima

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Linea 380 kV Rondissone –Albertville del 1985 La più alta in Europa tocca i 2455 msl

Vista terne sdoppiate

Vista terne conduttore singolo 80 sostegni a dt alto s,77 sostegni a dt medio s.,89 sostegni dt unificati,70 st ad alto s.,2 sostegni a st unificati totale: 15500 t di carpenteria

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Elettrodotto “Alpino” in Doppia Terna 380 kV San Fiorano-Robbia 2005

I lavori di realizzazione si sono completati in soli 7 mesi, parte dei quali anche in periodo autunnale e invernale, non propriamente idoneo per l’esecuzione di alcune attività di costruzione in alta montagna e quote superiori a 2000 metri.

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Alt

ezza (m

)

Numero sostegni

Elettrdotto 380 kV "S. Fiorano - Robbia" - Distribuzione ordinata altezze sostegni

Altezza utile Altezza totale Limite colorazione b/r

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Esperienze - Studi eseguiti

Evoluzione Tecnologie

HVDC e HVAC

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Collegamenti Elettrici Transfrontalieri Merchant 2008-2009

Capacità: 150 MW

Lunghezza: 4,4 km – cavo

interrato

“Tirano – Campocologno 150 kV – 220 kV”

“Mendrisio – Cagno – 380 kVac”

-Lunghezza complessiva: 9,1 km - (4,7 km CH e 4,4 km IT) - 14 camere giunti - 45 pezzature (tra 570 e 700m) - 42 giunti preformati - dimensione camere giunti 13 x 2 x 2 m

Micro Tunnel Lunghezza: 370 m

Diametro di 1,2 metri

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Con il patrocinio

Brennero(Studio finanziato dalla C.E. TEN-TREN 2003-2005)

Lo scavo del tunnel pilota è già iniziato …..foto scattata da prof. Benato a Fortezza

Potenza trasmissibile 1000 MW

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Lione Torino( Studio finanziato dalla C.E. TEN-TREN 2006-2008)

Problematiche: Inserimento dei cavi nel tunnel ;Interferenze Elettriche e Magnetiche e compatibilità tra sistemi ferroviari e sistemi di trasmissione HVDC,Rischi di Incendio,Comportamento Termico dei cavi HVDC,Vibrazioni e aspetti meccanici,Analisi dei guasti,Metodi di installazione e costruzione ,Aspetti Manutentivi,Aspetti di Esercizio.

Gest ionnairedu Réseau de Transport d 'Elect ricité

Gest ionnairedu Réseau de Transport d 'Elect ricité

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Linea 380 kVac Sorgente-Rizziconi Cavo più lungo al mondo a 380 kV TBM testa a

doppio scudo universale ( v= tra 0 e 14 giri/min ,lunga 146 metri , D nom di scavo di 4,115 m Peso 250 t ,alimentazione 5 motori elettrici Ptot =1200 kW

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Abbiamo visto come la catena alpina sia fortemente sfidante per le interconnessioni elettriche ad Alta e Altissima Tensione. I trafori alpini consentono un utilizzo sinergico tra le infrastrutture stradali e ferroviarie ( esistenti e future) e le infrastrutture elettriche di trasmissione consentendo a queste ultime di offrire una maggiore resilienza a severi eventi climatici esterni tipici delle zone alpine e prealpine . L’argomento ha posto nell’arco di questi ultimi 10 anni questioni ingegneristiche sulla loro compatibilità analizzandone tutti gli aspetti : progettazione,costruzione, installazione ,sicurezza,manutenzione ed esercizio. Gli studi condotti ( Con Terna sempre presente) con la collaborazione dell’Università di Padova ( che ha una lunga tradizione su cavi ad AT e su tecnologie innovative come i GIL) e le prime esperienze eseguite su linee in cavo in tunnel oltre alla evoluzione delle tecnologie nel settore della Trasmissione (sia in HVAC ma ancor più in HVDC ) hanno permesso di concepire il Primo Progetto di Interconnessione Sinergico tra diverse opere Infrastrutturali in Europa .

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Il Futuro:

La Resilienza –

un nuovo approccio

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Esempi di linee in cavo in aree montuose

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Project design:

• Joint bays in topologically difficult situations positioning of the joints in terms

of thermo-mechanical aspects

• Cable fixing

• Magnetic field emission

• Maintenance friendly installation

• Crossing of a street and a railway

Transportation and accessibility of the cableroute:

• cable laying procedure in high slopes (48°)

Razionalizzazione della Valle Camonica

Temù-Tonale 132 kV n° 612 e 220 kV n°202

Interramento 13,5 km

Cedegolo-Sonico 220 kV n° 202

Interramento 18 km

Edolo-Forno 132 kV n° 608

Interramento 12,4 km

Forno-Cedegolo 132 kV n° 606

Interramento 5,1 km

Edolo-Temù 132 kV n° 700

Interramento 16,4 km

Cedegolo-S. Fiorano 132 kV n° 609 e n° 672

Interramento 1,4 km e nuova stazione di Cedegolo 220/132 kV

Sellero -S. Fiorano 132 kV n° 604

Interramento 1,3 km

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Passo RESIA

Resia (Curon Venosta)

San Valentino (Malles)

(Malles)

Tarces (Malles)

Le aree e relative opere accessorie occupate dalla SE di Glorenza sono ubicate nei comuni di Malles e Sluderno

(Curon Venosta)

Burgusio (Malles)

Montplair (Malles)

Nuovo Cavo 220 kV

Linea esistente 132 kV

Elettrodotto in cavo 220 kV frequenza nominale 50 Hz Tensione Nominale 220.000 V Corrente nominale 1.133 A

Descrizione del progetto - Localizzazione opere

Interconnector frontiera Austriaca 220 kV Nauders–Glorenza

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In corso Open Day sul Territorio Nei Comuni Interessati

Ingegneria e Asset Management Tecnologie e Supporto Specialistico

Trento, 12 Febbraio 2016

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Grazie per l’attenzione

Contatti: massimo.rebolini@terna.it +39 06 83138981 www.terna.it - www.ternareteitalia.it