I più recenti trasformatori di potenza inseriti nella rete di trasmissione nazionale sono isolati a base di oli isolanti esteri; questi nuovi oli isolanti presentano una elevatissima biodegradabilità e elevati punti di fiamma e di fuoco. Grazie ad un miglior comportamento al fuoco di questi nuovi oli, i trasformatori isolati in estere sono meno esposti al rischio di incendio e di esplosione inoltre possono essere spinti ad operare a temperature più elevate, con evidenti vantaggi in termini di sovraccaricabilità del sistema elettrico. Tuttavia, i meccanismi di degrado del sistema isolante carta/estere, soprattutto in condizioni di esercizio del trasformatore particolarmente gravose, sono ancora poco indagati ed è necessario individuare

metodologie diagnostiche idonee ad individuare in modo rapido eventuali processi di degrado.  L’attività di ricerca del triennio 2019-2021 riguarda l’analisi delle problematiche del degrado di trasformatori elettrici di potenza isolati in olio isolante estere e delle relative metodologie diagnostiche.

L’attività descritta in questo rapporto si riferisce alla fase di caratterizzazione dell’interfaccia MIP (Molecular Imprinted Polymer) mediante verifica sperimentale della risposta ottica su standard di 2-FAL in estere naturale vergine. Si è scelto di concentrarsi sulla rivelazione di 2-FAL rispetto ad altri indicatori più recenti del degrado della carta, quale ad esempio il metanolo, per un più immediato confronto con quanto già acquisito in precedenza. I risultati ottenuti confermano che la risposta ottica con MIP in estere è confrontabile con quella ottenuta in olio minerale.

Sono stati inoltre approfonditi alcuni aspetti pratici che riguardano la configurazione della piattaforma SPR (Surface Plasmon Resonance) con il recettore sintetico. In particolare, sono stati analizzati per via numerica e sperimentale gli effetti delle variazioni dei parametri del sensore ottico e dello spessore del MIP al fine di ottimizzarne prestazioni e riproducibilità.

Durante il periodo di ricerca è stata inoltre definita la configurazione sperimentale necessaria per procedere all’allestimento di prove di laboratorio per riprodurre in modo controllato diverse condizioni di degrado del sistema carta/olio e sono stati definiti parametri di prova (temperatura, durata).  Sono state individuate soluzioni di progetto in grado di ovviare a problematiche di ossidazione dell’olio estere naturale prestando particolare attenzione alla procedura di prelievo dei campioni di carta per misure di confronto con metodi tradizionali che è stata particolarmente semplificata. Sono stati quindi individuati e approvvigionati i componenti principali del circuito di prova.

Per quanto riguarda le metodologie diagnostiche per l’identificazione di difetti strutturali del trasformatore è proseguita l’indagine per verificare le possibilità di applicare metodi Machine Learning a dati reali di vibrazione del trasformatore in carico per la classificazione di guasti. Si è proceduto all’addestramento di classificatori via SVM (Support Vector Machine) con dati relativi ad un numero elevato di punti di misura (22) esteso a diverse posizioni della cassa del trasformatore per disporre di un classificatore più completo, in grado di rilevare eventuali allentamenti dei serraggi mediante rilevazioni effettuate in diverse parti della cassa non limitate ad aree specifiche piccole. La precisione dei classificatori ottenuti si è dimostrata elevata per la maggior parte delle posizioni usate e sono emerse indicazioni interessanti in merito alle posizioni dei sensori ritenute più significative per l’”addestramento” del sistema al fine di ottenere una maggior robustezza del classificatore.