Il presente lavoro si colloca all’interno del progetto MATEALT, WP OLI per la “Sperimentazione di oli sintetici per trasformatori con caratteristiche di bassa tossicità, alto punto di infiammabilità ed elevata biodegradabilità”, e sintetizza l’attività prevista nel 2004 dalla milestone O3 relativa alla “Caratterizzazione degli oli e dei sistemi carta-olio ”. La necessità di fluidi per trasformatori a minor impatto ambientale diventa per le compagnie elettriche sempre più stringente di fronte a normative e leggi più severe, soprattutto nelle aree sensibili, dove i danni all’uomo ed all’ecosistema potrebbero essere ingenti in caso di spandimento o di incendio. Gli oli a base di esteri, che sono ora commercialmente disponibili come sostituti all’olio minerale nei trasformatori di distribuzione e di potenza, sembrano avere vantaggi ed offrire potenziali benefici in termini di sicurezza, ambiente e salute. Dopo la selezione di un olio a base di esteri di sintesi ed un olio a base di esteri naturali è stata avviata un’attività sperimentale per misurarne con le stesse metodologie di prova le caratteristiche e prestazioni e farne un confronto con quelle ottenute su di un olio minerale naftenico. Nel corso del 2004 sono state effettuate: 1) Misure di alcune proprietà chimico-fisiche degli oli vergini Le prove hanno fornito valori di riferimento da utilizzare per valutare eventuali variazioni nel tempo dei fluidi, dovute ad invecchiamento od alla presenza di contaminanti, permettendo anche un paragone con quanto dichiarato dai fornitori nelle schede di accompagnamento dei fluidi. I risultati evidenziano come gli oli a base di esteri abbiano rispetto all’olio minerale una densità poco più elevata, una viscosità circa 3÷4 volte maggiore, tensione di scarica maggiore del doppio, valori di tgδ 10 volte più elevati e di contro una resistività che è ∼1/20 ed una tensione interfacciale che è circa la metà; il loro punto di forza risultando l’alto valore del punto di infiammabilità. Va però ricordato che per queste proprietà la norma per gli esteri organici di sintesi riporta nel foglio di specifica valori diversi rispetto alle norme per gli oli isolanti, a cui peraltro l’olio a base di esteri di sintesi risponde appieno mentre per quello a base di esteri naturali potrebbe essere necessario studiare modifiche od una normativa ad hoc. Di contro l’olio minerale risponde alla classificazione dichiarata dal fornitore di appartenenza alle classi I e II previste dalle norme ed i valori misurati sono in accordo con quelli della scheda tecnica che accompagna il materiale. I fluidi risultano inoltre compatibili e miscibili con l’olio minerale. Poiché, accanto a prestazioni funzionali, all’olio per trasformatore vengono anche richieste prestazioni di tipo ambientale nell’eventualità di un rilascio, sono state eseguite prove di biodegradabilità acquatica dei tre oli presso la Stazione Sperimentale per le Industrie degli Oli e dei Grassi SSOG di Milano: l’olio a base di esteri naturali è biodegradabile al 94%, quello a base di esteri di sintesi all’89% mentre l’olio minerale si conferma non biodegradabile.

2) Prove di tensione di scarica disruptiva su cartogeni impregnati con gli oli Sono state effettuate misure della tensione di scarica disruptiva perpendicolarmente e parallelamente a lastre di cartogeno, spessore 3 mm e densità 1.25 g/cm 3 , in funzione del tipo di olio di impregnazione e di tipologia di elettrodi. L’analisi dei risultati delle misure condotte perpendicolarmente alla superficie dei cartogeni evidenzia come le tensioni di scarica più elevate si abbiano nei cartogeni impregnati in olio a base di esteri naturali e quelle più basse in olio minerale, con buona riproducibilità delle misure. I patterns di scarica si differenziano solo per la configurazione elettrodica, mentre sono assolutamente indipendenti dal tipo di olio utilizzato, con la perforazione che si presenta sempre al bordo o all’esterno degli elettrodi sulla superficie libera del provino. La configurazione elettrodica cilindro-piano risulta quella più critica mentre i risultati migliori si ottengono nel caso sfera-sfera. Invece nelle prove di scarica condotte parallelamente alla superficie dei cartogeni, nessun campione, qualsiasi fosse l’olio di impregnazione, ha mostrato tracce di scariche lungo la superficie nella zona fra un elettrodo e l’altro, ma la scarica è avvenuta sempre nell’olio. 3) Misure di correnti di polarizzazione e depolarizzazione PDC e di tensione di ritorno RVM sull’isolamento carta-olio delle colonne monofasi Per seguire nel tempo lo stato dell’isolamento del sistema carta-olio delle colonne monofasi sono stati utilizzati due strumenti, basati sul fenomeno della polarizzazione lineare del dielettrico fra gli avvolgimenti AT e BT: PDC-Analyzer-1MOD della ALFF ENGINEERING, che misura le correnti di polarizzazione e depolarizzazione ed Automatic Recovery Voltage Method RVM Type 5461 della TETTEX Instruments, che misura la tensione di ritorno. L’analisi dei risultati ottenuti con PDC mostra un’umidità nei cartogeni impregnati in olio minerale fra 1% ÷ 1.5% e conducibilità dell’olio σ oil fra ∼1.7*10 -13 S/m e 3.5 10 -13 S/m, che sono valori tipici dell’isolamento di trasformatori nuovi, con scarsa presenza di ioni ed impurezze nel fluido isolante. Nella colonne contenenti gli oli a base di esteri l’umidità dei cartogeni è di 2÷2.5% con conducibilità σ oil 10 volte più elevata di quella dell’olio minerale, indicando una maggior presenza di impurezze ioniche. Gli spettri di polarizzazione calcolati con PDC mostrano per tutti gli oli un andamento regolare ed assai simile, mentre gli spettri di polarizzazione determinati con RVM hanno andamenti assai diversi in relazione alla tipologia di olio isolante; l’umidità dei cartogeni, quantificata attraverso la posizione del massimo dello spettro di polarizzazione, porta comunque a valori fra 1.5 e 2% in accordo con quelli diagnosticati con la tecnica PDC. Completa l’attività 2004 la messa a punto del circuito di alimentazione delle colonne monofasi e la stesura del software per la gestione ed il controllo delle temperature delle colonne durante l’invecchiamento.