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Studi e valutazioni dello stato di invecchiamento dei sistemi isolanti in carta-olio di componenti elettrici in media-alta tensione

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Studi e valutazioni dello stato di invecchiamento dei sistemi isolanti in carta-olio di componenti elettrici in media-alta tensione

Nel rapporto si descrive lo studio e la valutazioni dello stato diinvecchiamento dei sistemi isolanti in carta-olio di componenti elettrici, quali i trasformatori di potenza in media-alta tensione. Fissando l’attenzione sulla possibile appilcazione di metodologie innnovative di tipo non invasivo.

Il presente rapporto descrive le attività di Ricerca di Sistema svolte nell’ambito del Progetto “Trasmissione e distribuzione”, WP 4.1, in particolare sullo studio e la valutazioni dello stato di invecchiamento dei sistemi isolanti in carta-olio di componenti elettrici, quali i trasformatori di potenza in media-alta tensione. I sistemi isolanti in carta olio sono quelli più utilizzati nei trasformatori di potenza, inoltre ci sono in servizio molti cavi in media ed alta tensione che utilizzano lo stesso sistema isolante. Come ogni sistema isolante, anche quelli carta/olio sono soggetti a processi di invecchiamento che comportano una alterazione delle proprietà dielettriche dell’isolamento. Per “invecchiamento” di un materiale o di un sistema composto da diversi materiali si intende la progressiva perdita, dovuta alle sollecitazioni che esso subisce durante la vita operativa, di quelle proprietà che avevano determinato il suo utilizzo ed il relativo dimensionamento nella fase di progettazione e costruzione del componente. L’invecchiamento è un aspetto molto importante per la vita del componente elettrico: esso altera le proprietà dei materiali e non tutte le modifiche sono peggiorative per cui è importante decidere quale proprietà siano da prendere in considerazione. In servizio, un componente è sottoposto a sollecitazioni di diverso tipo, in particolare termiche, meccaniche, dielettriche, chimiche, ecc., e spesso possono essere anche combinate fra loro. E’ necessario individuare metodi di prova che permettano di evidenziare e di quantificare gli effetti dell’invecchiamento per evitare di arrivare al collasso del componente: fra i vari fenomeni quello della polarizzazione è peculiare per i materiali dielettrici ed il suo esame costituisce una parte fondamentale dello studio dei materiali. Particolare interesse rivestono, quelle tecniche di misura in grado di valutare la relazione esistente tra i fenomeni di polarizzazione, che consistono nello spostamento relativo delle cariche elettriche positive e negative nei materiali isolanti senza che si creino cariche libere, e l’invecchiamento. Questo fenomeno ha, da sempre, suscitato grande interesse ma difficoltà quali l’ottenere misure in campo attendibili e poco influenzabili dagli elementi di contorno, hanno fatto in modo che tale metodi di prova trovassero impiego solo in laboratorio, in particolare per lo studio dei materiali isolanti. Negli ultimi tempi sfruttando le continue evoluzioni nel campo dei sistemi di misura digitali si sono resi disponibili sul mercato nuovi strumenti in grado di fornire misure attendibili anche in ambienti piuttosto ostili come impianti industriali, stazioni e centrali elettriche, rimettendo in gioco il limitato impiego precedente. L’attuale ricerca è finalizzata allo studio ed alla messa a punto di metodologie di prova in grado di ottimizzare e migliorare le misure in questione, nell’ottica di ottenere informazioni utili a quantificare il degrado dell’isolamento ed indicare il tipo di intervento da effettuare sulla macchina.

E’ stato avviato uno studio teorico dei fenomeni di polarizzazione e depolarizzazione dei materiali isolanti in carta olio a cui è seguita una attività sperimentale con una serie di misure su trasformatori in olio utilizzando in particolare i due metodi più significativi che consentono di effettuare le misure di polarizzazione e depolarizzazione (PDC) e le misure con la spettroscopia dielettrica in frequenza (FDS).

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