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4.3.1a-Tecniche di modellazione del fenomeno di rilascio di olio e gas dalla cassa di trasformatori soggetti ad arco interno.

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4.3.1a-Tecniche di modellazione del fenomeno di rilascio di olio e gas dalla cassa di trasformatori soggetti ad arco interno.

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 12:41 pm

Nella presente relazione vengono illustrate le attività svolte nell’ambito del Progetto di Ricerca di Sistema SISET “Sicurezza degli impianti del sistema elettrico e interazione con il territorio“– Sottoprogetto SICIM “Sicurezza di centrali, stazioni elettriche e impianti nei riguardi di incendi ed esplosioni” – Work Package 3 “Esplosione ed incendio in sottostazioni elettriche” – Milestone 3.1 “Aspetti di modellazione del guasto interno in involucri di apparecchiature elettriche”. La forte e repentina pressurizzazione della cassa di un trasformatore di potenza in caso di innesco di arco interno in olio, può dar luogo alla perdita di tenuta delle flange e/o allo squarcio della cassa stessa, con conseguente rilascio per effetto pneumatico di getti di olio molto consistenti e veloci, in grado di frammentarsi in gocce e generare quindi nubi potenzialmente esplosive, o di cadere oltre il confine del bacino di raccolta e della zona protetta da waterspray, provocando un pool fire di notevole estensione e durata. Riguardo questo aspetto, non esiste alcuno strumento in grado di stabilire, in funzione dell’energia di incidente e delle condizioni geometriche del trasformatore, quale sia la distribuzione spaziale del rilascio di olio, o anche solo la quantità di idrocarburo in grado di superare i confini geometrici del bacino di raccolta olio, sia sotto forma di liquido coeso che di particelle di piccole dimensioni di olio nebulizzato. Scopo di questo lavoro è stato appunto quello di proporre una metodologia e fornire un primo strumento per la determinazione delle condizioni di rilascio di olio minerale dalla cassa di un trasformatore in caso di innesco di un arco elettrico al suo interno. La prima fase dell’attività è consistita nello sviluppo ed implementazione in Plexis-3C (un codice ad elementi finiti per la modellazione di problemi di interazione fluido/struttura in dinamica transiente, originariamente sviluppato dal francese Commissariat à l’Energie Atomique (CEA) e dal Joint Research Center della Comunità Europea (JRC Ispra) con il contributo della ricerca ENEL) di un nuovo modello per la simulazione della fuoriuscita di liquido per effetto pneumatico da flange o squarci in involucri metallici contenenti olio. Il modello è stato collaudato prima con semplici casi test di validazione e poi con la simulazione completa di prove di laboratorio condotte su un involucro di trasformatore MT/BT. La seconda fase dell’attività ha riguardato la realizzazione di un modello per la stima del grado di frammentazione del getto liquido fuoriuscente dalla cassa; il modello è stato implementato in un applicativo VisualFortran autonomo. Il modello proposto è stato collaudato su casi virtuali a soluzione nota; non essendo disponibili in letteratura dati sperimentali utili ad una validazione completa, il lavoro si conclude con la proposta di una campagna sperimentale atta allo scopo.

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