Scenario applicativo

La criticità “SF6 in Olio – difetti di tenuta nell’isolatore” non riguarda direttamente i trasformatori, ma appunto gli isolatori passanti (bushing), accessori che consentono il passaggio dei conduttori dall’interno del trasformatore al suo esterno senza entrare in contatto con la cassa.

Nei trasformatori elevatori (GSU), il 14% dei guasti è riconducibile agli isolatori passanti (>100KV). CIGRE WG A2.37 – Transformer reliability survey, Dec. 2015

Gli isolatori passanti sono posti normalmente sulla parte superiore del trasformatore e sono di diverse tipologie a seconda delle tensioni/correnti in gioco e del tipo di conduttore esterno a cui devono essere collegati. Gli isolatori sono tipicamente costituiti da due compartimenti, quello inferiore è inserito nel trasformatore, quello superiore è ancorato sulla cassa del trasformatore. Il compartimento superiore può essere libero o inserito all’interno di involucri metallici riempiti ad esempio con SF6 (esafluoruro di zolfo).

Per correnti elevate (fino a 30 KA) si utilizzano isolatori olio-aria con un conduttore centrale di elevato diametro, per tensioni elevate si impiegano isolatori olio-olio, olio-SF6 o a condensatore, in cui il conduttore centrale è avvolto con strati di carta isolante alternati con strati di materiale conduttore. In alta e altissima tensione, il gas SF6 è comunemente utilizzato come mezzo isolante poiché non è soggetto ad invecchiamento, non è tossico, né infiammabile, ha buone proprietà dielettriche (quasi 3 volte maggiore dell’aria o dell’azoto), spegni-arco e termiche.

Caratteristiche dell’SF6

L’esafluoruro di zolfo – SF6 è un gas incolore, senza odore, non tossico, non infiammabile, chimicamente inerte con elevate proprietà dielettriche, quasi 3 volte maggiore dell’aria o dell’azoto.
Da oltre 50 anni l’SF6 è utilizzato con successo in varie applicazioni industriali, soprattutto negli interruttori e sezionatori sulle linee di trasmissione e distribuzione di energia elettrica. In altri ambiti è impiegato ad esempio negli acceleratori di particelle, nei radar e nell’industria elettronica o in campo medico, ed in particolare nelle macchine di diagnostica a risonanza magnetica e nella chirurgia dell’occhio.
In passato era anche utilizzato negli pneumatici, nelle palline da tennis, in alcune tipologie di scarpe da ginnastica e come isolante nei doppi vetri ma il suo uso in queste applicazioni è stato bandito dal 2007.

Nelle apparecchiature elettriche di media e alta tensione, l’SF6 è impiegato per le sue elevate proprietà di estinzione degli archi elettrici grazie alla sua elevata resistenza dielettrica e la sua capacità di ricombinazione. Grazie a queste proprietà, superiori ad altri fluidi come aria o azoto, le sottostazioni elettriche possono essere costruite con dimensioni molto più compatte.

SF6 e ambiente

Tra i gas che causano il noto “effetto serra” l’SF6 è quello che richiede la più elevata priorità di azione in termini di prevenzione/mitigazione dei cambiamenti climatici globali. Insieme con altri cinque gas (Biossido di carbonio (CO2), Metano (CH4), Ossido di azoto (N2O), Idrofluorocarburi (HFC), Perfluorocarburi (PFC)) l’SF6 è stato elencato nel Protocollo di Kyoto (1997). Il suo impatto climatico è 22.800 volte maggiore rispetto all’anidride carbonica (CO2) e il suo tempo di permanenza nell’atmosfera è di circa 3.200 anni (fonte: Federal Statistical Office: Survey of particular climate-active materials “sulphur hexafluoride” (SF6), Wiesbaden, 2015)

Per prevenire i pericolosi effetti sul clima l’utilizzo del gas è stato proibito fin dal 4 Luglio 2007 per le applicazioni “civili/domestiche”, tuttavia, nella maggior parte delle applicazioni industriali il gas SF6 continua ad essere utilizzato perché non sono ancora state individuate alternative con performance equivalenti.

In tutto il mondo esistono regole severe per la riduzione delle emissioni di gas SF6 in atmosfera. Nell’Unione Europea, il regolamento F-Gas, (CE) n. 517/2014, sulla limitazione delle emissioni di gas serra, è entrato in vigore nel 2014. Nel regolamento sono stati stabiliti i requisiti generali per l’inventario, la gestione ed   il trattamento del gas SF6 e di altri gas fluorurati.