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Ottimizzazione delle prestazioni di codici e sistemi di misura ottici per le scariche parziali

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Ottimizzazione delle prestazioni di codici e sistemi di misura ottici per le scariche parziali

Il programma di ricerca mira al miglioramento della comprensione del fenomeno delle scariche parziali e di migliorare la correlazione fra misure e modelli tramite lo sviluppo sia di nuovi modelli sia di nuovi sistemi di misura. In particolare si tratterà il miglioramento dell’efficienza dei codici di calcolo, lo sviluppo di nuovi database chimici, con particolare attenzione al miglioramento delle stime dell’emissione secondaria, lo sviluppo di una nuova testa di misura con tecnologia elettro-ottica per la misura del campo elettrico dovuto a scariche parziali e dell’analisi dell’invecchiamento di trasformatori isolati in resina.

L’attività di ricerca descritta in questo rapporto di ricerca si inquadra nel miglioramento dell’affidabilità del sistema elettrico ed in particolare nel progetto 1.4 “componenti e materiali per la sicurezza e la resilienza”. Questo risulta essere, sotto la spinta della penetrazione delle energie rinnovabili, sempre più esteso ed interconnesso. Per garantire una migliore affidabilità una delle strategie è quella di migrare verso una manutenzione predittiva che possa anticipare il fenomeno di guasto. Tra i componenti di rete la cui manutenzione è più difficile da pianificare vi sono scuramente gli elementi isolanti e specialmente quelli in matrice polimerica. Tali isolanti sono pervasivi nella rete e rappresentano sempre di più la scelta di elezione rispetto ad altre tecnologie di isolamento come il carta-olio o gas SF6. Le cause di guasto sono molteplici ma, in alimentazione in corrente alternata, le scariche parziali rivestono un ruolo predominante.

Obiettivo di tale attività di ricerca è comprendere meglio i meccanismi di degrado legati alle scariche parziali e porre le basi per poterne predire l’evoluzione. Tale scopo viene perseguito tramite lo sviluppo di codici di simulazione basati su principi primi e lo sviluppo di sistemi di misura che possano direttamente correlarsi al modello sviluppato, poiché i sistemi di misura commerciali non sempre si prestano a una correlazione diretta.

In particolare in questa linea di ricerca sono stati ottenuti quattro risultati principali. Il primo è stato l’aumento delle prestazioni di un codice di simulazione delle scariche parziali, precedentemente sviluppato, ottimizzandone gli aspetti computazionali. Il codice è, così, in grado di poter affrontare casi maggiormente realistici.

Il secondo risultato è stato lo sviluppo di un database chimico che meglio riproducesse il processo di emissione secondaria da superfici metalliche e plastiche. Tali parametri influenzano direttamente i risultati del, sopra descritto, codice di simulazione e, per tale ragione, la loro valutazione è di interesse primario. Le tecniche di stima utilizzate fanno capo alla chimica quantistica computazione (DFT).

Il terzo risultato ottenuto è stata la costruzione di una prima testa di misura di un sistema ottico per la misura della distorsione del campo elettrico generato da eventi di scariche parziali. Il primo prototipo, ottenuto in precedenti periodi di riferimento, è stato testato in condizioni realistiche per poi progettare una nuova testa di misura che va a migliorare sensibilmente le prestazioni. La costruzione dell’elettronica e software con controllo per tale sensore sono stati inclusi in futuri sviluppi.

Il quarto risultato è la pianificazione di una campagna di misura per caratterizzare del processo di scarica parziale in trasformatori isolati in resina in modo da delinearne le problematiche e stabilire una successiva campagna di indagine.

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