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Limitatori di Corrente di corto-circuito a superconduttore: sperimentazione in campo, sviluppo prototipi e test

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Limitatori di Corrente di corto-circuito a superconduttore: sperimentazione in campo, sviluppo prototipi e test

Il prototipo SFCL sviluppato da RSE ed installato presso la sottostazione S. Dionigi di A2A ha concluso con successo il suo primo anno di sperimentazione in campo. È stato avviato il progetto del nuovo dispositivo con corrente nominale di 1 kA. Sono stati caratterizzati e modellizzati numericamente sia nastri che avvolgimenti in YBCO. È stato realizzato e testato un primo avvolgimento prototipo per la progettazione del dispositivo SFCL da 1 kA.

Il presente documento descrive le attività di ricerca e studio svolte nel periodo di riferimento per la sperimentazione e lo sviluppo di dispositivi limitatori di corrente a superconduttore. In particolare è stata condotta una campagna di sperimentazione in campo sul dispositivo limitatore di corrente di corto-circuito a superconduttore (SFCL) installato presso la sottostazione S. Dionigi di A2AReti Elettriche S.p.A. (A2A). Il dispositivo con potenza nominale 4 MVA (9 kV, 220 A) è stato installato nel dicembre 2011 ed è stato sottoposto alle reali condizioni della rete urbana milanese per circa un anno. La campagna di sperimentazione ha consentito di raccogliere una considerevole quantità di dati e di verificare il corretto funzionamento del dispositivo, che è a tutti gli effetti il primo limitatorea superconduttore installato in Italia. Sono state condotte anche diverse caratterizzazioni di nastri ed avvolgimenti Superconduttori ad Alta Temperatura (SAT). La grande quantità di misure effettuate consentiva sicuramente una descrizione accurata dei fenomeni che interessano i cosiddetti nastri di seconda generazione (2G), costituiti da film sottili di YBCO depositati su un substrato di Hastelloy ma, data la transizione molto ripida che caratterizza questi materiali, si è posta subito la necessità di avvalersi anche di opportuni modelli di simulazione. È’ stato quindi condotto uno studio per lo sviluppo di un modello che rappresentasse nel modo più accurato possibile la transizione stato superconduttore – stato normale dei nastri in YBCO e che tenesse nello stesso tempo conto della dipendenza dalla temperatura e dalla corrente delle caratteristiche elettriche E(I,T). A quest’ultimo riguardo è stata effettuata una sperimentazione basata su iniezioni di corrente ad alta frequenza (280 Hz) per poter disporre di “pacchetti” di dati a temperatura il più possibile costante. Il metodo, del tutto innovativo, ha dato risultati soddisfacenti ed ha ottenuto un significativo apprezzamento in ambito internazionale. Con le misure ottenute ed i modelli sviluppati, è stato possibile quindi avviare i primi passi dell’upgrade del limitatore di corrente già installato. Il nuovo dispositivo SFCL, che sarà installato nella stessa sottostazione e che avrà uguale tensione nominale (9 kV), ma corrente nominale di 1 kA, dovrà proteggere quattro differenti feeder al posto del feeder singolo protetto dal dispositivo attualmente in esercizio. L’aumento della taglia del dispositivo comporta la riconsiderazione di tutti i parametri e in questo rapporto sono descritti i passi iniziali del nuovo progetto. Le attività di ricerca sopra descritte hanno beneficiato della sinergia con il progetto europeo ECCOFLOW, che ha visto nel periodo di riferimento l’effettuazione dei test dielettrici e di corto circuito sul dispositivo SFCL da 24kV – 1kA, il cui sviluppo è uno degli obiettivi del progetto medesimo. A tale riguardo il presente rapporto riporta in maniera sintetica le prove eseguite sul dispositivo in previsione della sua sperimentazione in campo nella rete di ENDESA a Mallorca e dell’installazione finale nella rete di VSE a Kosice.

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