Il presente lavoro si pone all’interno del progetto MATEALT il cui scopo è la ricerca e lo sviluppo di materiali alternativi utilizzabili nell’ambito elettrico. In particolare l’attività descritta in questo rapporto è relativa alla milestone G4 del sottoprogetto WP GAS. L’attività si pone come fine lo studio delle caratteristiche dielettriche di gas e miscele di gas scelte come possibili sostituti di SF 6 (esafluoruro di zolfo), gas tuttora ampiamente utilizzato in ambito elettrico. La sua caratteristica di alto assorbimento nello spettro dell’infrarosso, lo pone come il più potente gas serra con un indice di Global Warming Potential (GWP) di 23900 su un orizzonte di 100 anni e una vita media in atmosfera di 3200 anni [1]. Un altro fattore negativo di questo gas è la tossicità e la corrosività dei prodotti di decomposizione in conseguenza di arco elettrico. La ricerca di un’alternativa a questo gas affianca ai requisiti tecnici, criteri di scelta ambientali e nel rispetto della salute e della sicurezza per l’uomo oltre che alla scelta in base alle caratteristiche fisico- atomiche delle molecole, in modo da selezionare quelle che hanno migliori proprietà Da questa lista di molecole si è scelta CO 2 come candidato a sostituire SF 6 . Le caratteristiche chimiche, fisiche, di tossicità ed ecologiche sono già conosciute: l’attività si pone quindi lo scopo di determinare le caratteristiche di tenuta dielettrica. Questo tipo di studio viene affrontato sottoponendo i gas e le miscele a diverse sollecitazioni, con differenti modalità di prova e in diverse configurazioni (variando distanza, pressione e forma degli elettrodi). La camera di prova è stata ottenuta modificando opportunamente la camera di interruzione di un polo di un interruttore di media tensione. Questa attività si pone inoltre un altro scopo: la caratterizzazione dal punto di vista dielettrico di due miscele in cui il gas di base è CO 2 . La scelta è ricaduta su CO 2 (80 %) + O 2 (20%) e CO 2 (70%) + Xe (30%). Dato che CO 2 se sottoposto a scarica si decompone secondo la reazione CO 2 �Æ 2CO + O 2 , la decisione di aggiungere O 2 è dovuta al fatto che questo gas favorisce la ricombinazione 2CO + O 2 �Æ 2 CO 2 , oltre al suo elevato valore di elettronegatività. La scelta di Xe è invece dettata da motivazioni legate alle buone caratteristiche termiche di questo gas (Xe sta sostituendo SF 6 nelle applicazioni di isolamento termico). La parte di attività su CO 2 ha portato ai seguenti risultati: – facendo un confronto di risultati delle prove condotte con metodi diversi, la corrispondenza dei valori è verificata sia con campo elettrico uniforme che nella situazione di campo elettrico non-uniforme;

– non si nota alcun tipo di condizionamento del gas; – nelle prove LI e SI non sempre la ripetibilità è verificata; – in molte prove LI e SI la dispersione dei risultati è elevata e si nota un andamento anomalo della sequenza di tenute/scariche; un aumento del valore di ∆U% (differenza tra due livelli consecutivi delle sollecitazioni di prova) riduce questo andamento, così pure come il valore di dispersione; – l’intervallo di tempo intercorso tra due impulsi consecutivi non influenza il risultato della prova; Dal confronto tra miscele, CO 2 e SF 6 sono emersi i seguenti risultati: – la miscela migliore è CO 2 (80%) + O 2 (20%), sia in campo uniforme che in campo non-uniforme; – le differenze tra questa miscela e la sola CO 2 non sono elevate: risulta comunque utile testare in futuro una miscela con contenuto di ossigeno maggiore; – la sollecitazione dimensionante per CO 2 è LI-, – definendo k p il rapporto tra la pressione di CO 2 e di SF 6 (in bar abs) a pari tenuta dielettrica riferita alla sollecitazione dimensionante, si può affermare che nel caso di campo elettrico non-uniforme tale rapporto è k p ≈ 3, mentre nel caso di campo uniforme k p ≈ 3.5; – dato che gli interruttori di media tensione vengono attualmente eserciti a 2-3 bar abs con SF 6 , il valore di pressione a cui sarebbe necessario riempirli con CO 2 sarebbe 6-10 bar abs.