Fondamenti di chimica

Diagnosi predittiva per trasformatori di potenza efficienti e sicuri

Gli obiettivi principali del progetto coinvolgono lo studio dei fenomeni di formazione dei contaminanti negli isolanti liquidi (fluidi dielettrici) e solidi (carta e cartoni) impiegati in trasformatori di potenza nei settori della generazione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

Il settore della produzione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica è sempre più strategico nel mondo produttivo e nel contesto economico, globale e quotidiano. In tale scenario i trasformatori di potenza rivestono un ruolo strategico: consentono la trasformazione della tensione in tutta la filiera dell’energia, dalla generazione (termica, elettrica, nucleare o derivante da sorgenti rinnovabili) fino all’utenza finale. La loro criticità è motivata non solo dal valore intrinseco – che può superare i due milioni di euro – ma anche dalle conseguenze dirette e indirette di eventuali fuori servizio: dalle penali per mancata erogazione del servizio fino a impatti sull’ambiente e sulla salute pubblica in caso di avarie catastrofiche (scoppi, incendi, fuoriuscite di sostanze pericolose). L’isolamento elettrico si ottiene impregnando elementi del trasformatore con liquidi isolanti (principalmente olio minerale) unito all’utilizzo di isolanti solidi a base cellulosica (carta Kraft).

In questo contesto, il progetto ha indagato un settore di estremo interesse nell’ultimo decennio: la presenza di contaminanti metallici e di composti solforati negli isolanti fluidi e solidi usati in trasformatori di potenza ha causato guasti in impianti di importanza strategica in Brasile, Italia, Stati Uniti, Portogallo, Scandinavia, Sud Africa, Australia, con un impatto economico stimato nell’ordine di miliardi di euro. Questi fenomeni di degrado sono tuttora poco conosciuti e solo parzialmente contemplati dalle norme tecniche di settore. L’Università di Torino, la Sea Marconi Technologies Collegno, l’Elektrotehnicki Institut Nicola Tesla Serbia, e la Missouri University Science and Technology USA hanno unito la propria esperienza in questo campo, portando conoscenza innovativa ed elementi scientifici determinanti, in particolare usando l’analisi chimica dell’olio come strumento investigativo e diagnostico.

Abbiamo scoperto che il rame, principale componente dei trasformatori di potenza, può trasferirsi nei materiali isolanti a seguito di fenomeni di corrosione in base alle condizioni di esercizio del trasformatore e alla presenza di additivi nell’olio, causando il deterioramento delle caratteristiche dielettriche. Gli studi hanno evidenziato che questo fenomeno è regolato da molteplici meccanismi. Abbiamo così proposto procedure analitiche innovative per monitorare i singoli additivi e investigato nuovi markers (metanolo ed etanolo) per la valutazione indiretta dello stato di degrado termico e meccanico della cellulosa.
Per il futuro proponiamo una classificazione dei fluidi tecnici, volta a individuare le famiglie più soggette a dissolvere metalli. L’obiettivo finale è l’individuazione di algoritmi interpretativi basati su logica fuzzy e reti neurali (Big Data Analysis), per la diagnosi predittiva dello stato di degrado orientata al prolungamento della vita operativa e alla prevenzione guasti sulle apparecchiature e le reti di trasmissione dell’energia.


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autore

Maria Concetta Bruzzoniti
Dipartimento

Chimica
Pubblicato il

15 Dicembre 2016

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