Materiali innovativi per isolatori HVDC. Caratterizzazione sperimentale dei materiali e analisi termoelettrica avanzata agli elementi finiti

L’obiettivo del lavoro di tesi è la realizzazione di una simulazione avanzata agli elementi finiti su un isolatore passante in tecnologia R.I.P. (Resin Impregnated Paper) per verificare se la variazione dei parametri resistivi del materiale con la temperatura e con il campo elettrico abbia un effetto significativo sui parametri termici dei componenti in esercizio. Per isolatore passante si intende un dispositivo atto ad isolare un conduttore percorso da corrente dal mezzo attraverso il quale passa (trasformatore). La tesi è stata sviluppata in più fasi: nella prima parte, sperimentale, ha avuto luogo la caratterizzazione elettrica del materiale isolante formato da strati di carta impregnata in resina epossidica. Nella seconda parte, i dati sviluppati a seguito delle misurazioni, sono stati inseriti in una simulazione elettro-magneto-termica. Le misure sperimentali hanno coinvolto due ambiti: conducibilità e scariche parziali, mentre la simulazione è stata effettuata con il software Infolytica. Inizialmente sono state calcolate le perdite ohmiche dovute al passaggio di corrente nel conduttore, successivamente è stato calcolato il profilo di temperatura lungo l’intero dispositivo utilizzando come termine di sorgente termica il risultato della prima simulazione. Infine è stato determinato il profilo termico accoppiando simultaneamente i tre simulatori MagNet, Thermnet ed ElecNet appartenenti al pacchetto Infolytica. I risultati ottenuti sono stati validati mediante confronto con prove sperimentali, e sono risultati soddisfacenti.