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rapporti - Deliverable

1.Q1-Caratterizzazione di materiali polimerici per involucri isolanti di quadri MT 24KV: prove d’arco interno.

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1.Q1-Caratterizzazione di materiali polimerici per involucri isolanti di quadri MT 24KV: prove d’arco interno.

Il presente lavoro si colloca all’interno del progetto MATEALT, WP QMT, milestone Q1. Scopo dell’attività della milestone era la selezione di materiali polimerici idonei alla realizzazione dell’involucro esterno di quadri MT 24 kV, attualmente in acciaio zincato. L’attività si è svolta in questa sequenza: • scelta del tipo di quadro metal-enclosed ed individuazione di un costruttore disponibile per il montaggio del quadro ad involucro isolante; • esame dei requisiti richiesti ai materiali polimerici ed analisi delle loro caratteristiche; • discussione dei risultati delle prove d’arco effettuate su scomparti di recupero, con involucro parzialmente sostituito con pannelli isolanti. Una visita in VEI, che produce quadri “metal-enclosed” MT ed un colloquio con il responsabile tecnico ha portato alla scelta di un quadro ad isolamento misto per le seguenti ragioni: • è l’apparecchiatura più richiesta poiché costa meno del quadro completamente isolato in SF 6 ed ha ingombri più ridotti del quadro isolato in aria, pertanto è la soluzione idonea per ambienti non particolarmente inquinati ed in cabine prefabbricate compatte dove possono esserci problemi di spazio o richieste di ampliamento del numero di linee; • è in grado di mantenere le stesse prestazioni elettriche anche in mancanza di SF 6 nell’involucro che contiene l’IMS, perciò se l’uso di questo gas dovesse essere proibito, può essere lasciato in esercizio senza studiare soluzioni alternative; • dal punto di vista ambientale il suo consumo di risorse non rinnovabili è quello più elevato, essendo il suo involucro più pesante. Per la realizzazione dell’involucro esterno di un quadro MT in materiale isolante sono stati individuati i seguenti requisiti: • il materiale deve essere riciclabile e venire possibilmente dal riciclo, pertanto è necessario l’uso di un termoplastico; • deve contenere al suo interno una rete metallica connessa a terra nel rispetto di quanto previsto dalla normativa EN 60298, in modo da assicurare che le correnti di dispersione non raggiungano le superfici esterne in materiale isolante accessibili agli operatori; • deve avere alta resistenza meccanica per sopportare gli sforzi elettrodinamici e soprattutto le elevate pressioni che si generano nell’eventualità di formazione di arco interno; • deve avere buone caratteristiche di autoestinguenza, di resistenza alla traccia e di compatibilità con i metalli presenti;

• non presentare fenomeni di corrosione superficiale in ambienti inquinati; • isolare termicamente il quadro riducendo l’energia delle scaldiglie interne ed i fenomeni di condensa sulle apparecchiature interne; • essere possibilmente trasparente così da permettere l’osservazione dei componenti all’interno, verificandone il corretto funzionamento ed individuando eventuali anomalie, quali cambiamento di colore, scariche superficiali, degrado, senza dover aprire lo scomparto; • garantire il corretto montaggio dei componenti all’interno e permettere l’accoppiamento dei moduli; • offrire il grado di protezione e sicurezza richiesto per il personale operativo. Un esame dei termoplastici più comuni ha indirizzato la scelta verso polietilene PE, polipropilene PP e polietilentreftalato PET, che si trovano più facilmente come materiale riciclato a costi contenuti ed in quantità industriali. A questi si sono aggiunti, per la loro trasparenza, policarbonato PC, usato nei quadri MT per le finestre di ispezione al vano cavi, il cui riciclo proviene prevalentemente dalle custodie dei CD e dagli sfridi industriali, ed il polimetilmetracrilato PMMA usato come soluzione antiurto al posto del vetro. Si è deciso di procedere alla caratterizzazione dei termoplastici scelti, acquistati già in lastre, partendo dalla prova d’arco interno risultata quella più critica per l’apparecchiatura e per i materiali componenti dall’esame dei vari test a cui il quadro MT 24 kV va sottoposto secondo la norma EN 60298. Sono stati utilizzati due quadri MT 24 kV, “metal-enclosed” ad isolamento misto, di recupero, sottoposti in precedenza a vari test compresa la prova d’arco, con IMS privo del gas SF 6 . L’involucro metallico è stato tagliato su ogni lato asportando quanto più possibile il metallo. Le zone vuote così create sono poi state chiuse avvitandovi dall’esterno pannelli in materiale isolante. Questi erano composti di due lastre dello stesso polimero con in mezzo una rete da soffittatura assai fine, ma a maglie abbastanza piccole da non permettere il passaggio all’interno di utensili, quali cacciaviti, in caso di fori nella parte isolante. I risultati di prova sono assai significativi in quanti permettono di fare le seguenti considerazioni: • l’idea del sandwich è da perseguire, poiché la rete espleta le funzioni di protezione richieste in caso di danni al pannello esterno e di messa a terra delle parti isolanti. Ha inoltre funzione di tenuta meccanica; • PP e PE per le buone caratteristiche meccaniche potrebbero andar bene all’interno del sandwich per aumentarne la resistenza meccanica, ma il materiale che dovrà essere utilizzato per i prototipi di quadro, dovrà essere additivato opportunamente per favorirne l’estinguenza; • PET potrebbe costituire la parte più interna dal momento che non si traccia e non brucia; • PC potrebbe essere usato all’esterno del sandwich, ma sarebbe opportuna un’analisi dei fumi per valutarne la tossicità; • PMMA mostra la sua elevata fragilità all’urto e la sua scarsa resistenza meccanica che lo rendono assolutamente inadatto per la realizzazione di un involucro di quadro MT; • la disposizione ed il montaggio dei pannelli attuata per queste prove sono sicuramente da non perseguire poiché lasciano interstizi che possono permettere lo sfogo d’arco in zone pericolose per gli operatori e non lungo il camini appositamente predisposto sul retro;

Nel proseguo dell’attività occorrerà studiare attraverso calcoli di simulazione lo spessore del sandwich, le sue dilatazioni termiche che potrebbero non essere compatibili con quelle del metallo, le zone soggette alla pressione massima e le modalità di rinforzo che potrebbero convogliare opportunamente la spinta dell’arco.

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