Svelare il comportamento termico del terreno durante le operazioni di cavi elettrici ad altissima tensione

L'elettricità è una parte essenziale della nostra vita quotidiana. Alimenta anche case, industrie e città. Per trasportare questa elettricità su lunghe distanze vengono utilizzati i cavi di alimentazione. Alcuni di questi cavi trasportano tensioni estremamente elevate, note come cavi di alimentazione ad altissima tensione (UHV). Questi cavi vengono spesso interrati per proteggerli e risparmiare spazio. Ma sapevate che questi cavi hanno effetti anche sul terreno circostante?

Quando l'elettricità viaggia attraverso questi cavi, viene prodotto calore. Questo calore si diffonde nel terreno circostante. Il comportamento termico del suolo descrive il modo in cui il suolo risponde a questo calore. È importante tenerlo in considerazione perché una scarsa tolleranza al calore del terreno può causare molti problemi, come il surriscaldamento dei cavi, il danneggiamento degli stessi o la riduzione della loro durata. In questo articolo analizzeremo la risposta del terreno al calore dei cavi elettrici UHV.

Perché è importante il riscaldamento del terreno?

I cavi UHV trasportano molta corrente elettrica. Quando l'elettricità li attraversa, si riscaldano. Si tratta di un processo normale. Tuttavia, se i cavi si surriscaldano troppo, le loro prestazioni diminuiscono e il calore estremo può anche danneggiare l'isolamento del cavo, provocando interruzioni di corrente o addirittura gravi guasti elettrici.

Poiché questi cavi sono spesso interrati, il terreno funge da sistema di raffreddamento. Il calore dei cavi si diffonde nel terreno. Se il terreno riesce a dissipare rapidamente il calore, i cavi rimangono freschi. Ma se il terreno intrappola il calore, la temperatura attorno al cavo continua ad aumentare. Ciò può portare a condizioni pericolose. Ecco perché gli ingegneri devono studiare come reagiscono i diversi tipi di terreno quando esposti al calore dei cavi elettrici UHV.

Fattori che influenzano il comportamento termico del suolo

Il suolo non è uguale ovunque. I diversi tipi di terreno reagiscono al calore in modi diversi. Diversi fattori mostrano come il suolo gestisce il calore proveniente Cavi UHV :

1. Tipo di terreno

Argilla, sabbia, ghiaia e terriccio hanno proprietà termiche diverse. Ad esempio, i terreni sabbiosi consentono al calore di passare rapidamente, mentre i terreni argillosi lo trattengono più a lungo.

2. Contenuto di umidità

L'acqua presente nel terreno aiuta a trasportare il calore. I terreni umidi riescono ad assorbire e diffondere il calore meglio dei terreni asciutti. Tuttavia, se il terreno si secca nel tempo, la sua capacità di raffreddare i cavi diminuisce.

3. Densità del suolo

Un terreno compatto conduce meglio il calore di un terreno sciolto. La disposizione delle particelle del terreno gioca un ruolo importante nel modo in cui si propaga il calore.

4. Temperatura ambiente

Anche la temperatura dell'ambiente circostante influisce sulla capacità di raffreddamento del terreno. Nei climi caldi, il terreno è già caldo e diventa più difficile assorbire il calore extra dai cavi.

5. Resistività termica

Si tratta di una misura della capacità del terreno di resistere al flusso di calore. Una minore resistività termica significa che il terreno conduce meglio il calore, il che è positivo per il raffreddamento dei cavi.

Come studiano gli ingegneri il comportamento termico del terreno?

Per garantire la sicurezza dei cavi UHV, gli ingegneri devono comprendere come il calore si diffonde nel terreno. Utilizzano sia test di laboratorio sia simulazioni al computer.

Test di laboratorio

Nei laboratori vengono analizzati piccoli campioni di terreno in condizioni controllate. Gli scienziati misurano la quantità di calore che il terreno può assorbire e la velocità con cui può diffonderlo. Vengono inoltre testati i terreni a diversi livelli di umidità e densità per vedere come questi fattori ne modificano il comportamento termico.

Test sul campo

Gli ingegneri eseguono anche dei test nei siti effettivi in cui verranno installati i cavi. Interrano cavi di prova e monitorano le variazioni della temperatura del terreno nel tempo. Questi test nel mondo reale sono importanti perché i test di laboratorio non sempre riescono a riprodurre condizioni reali come le condizioni meteorologiche e i livelli delle acque sotterranee.

Simulazioni al computer

L'ingegneria moderna utilizza software per simulare il comportamento del terreno. Queste simulazioni possono prevedere come reagirà il terreno sotto diversi carichi, temperature e condizioni ambientali. Ciò aiuta gli ingegneri a pianificare installazioni di cavi migliori, senza dover sempre effettuare costosi test sul campo.

Gestione dei problemi di riscaldamento del suolo:

Una volta che gli ingegneri sanno come si comporta il terreno, possono adottare misure per prevenire il surriscaldamento:

• Scegli un terreno migliore: In alcuni progetti, il terreno attorno ai cavi viene sostituito con un tipo che ha una migliore conduttività termica 
• Utilizzare materiali di riempimento termico: È possibile aggiungere materiali di riempimento speciali attorno al cavo per migliorare la dissipazione del calore 
• Controllo dell'umidità: Mantenere il terreno umido attorno ai cavi aiuta a migliorare l'assorbimento del calore 
• Profondità corretta del cavo: I cavi interrati alla giusta profondità possono trarre vantaggio dagli strati più freddi del terreno sotto la superficie 

Conclusione

Per una trasmissione elettrica sicura ed efficiente è fondamentale comprendere il comportamento termico del terreno durante le operazioni di cavi elettrici ad altissima tensione. Il terreno funge da dissipatore di calore naturale per i cavi sotterranei e la sua capacità di condurre il calore determina il rendimento di questi cavi nel tempo. Con test, pianificazione e manutenzione adeguati, gli ingegneri possono garantire che i cavi UHV rimangano sicuri, efficienti e durevoli. Con l'aumento della nostra domanda di elettricità, tali studi diventano ancora più importanti per costruire un'infrastruttura energetica affidabile.