ASSET MANAGEMENT NEI SISTEMI DI TRASMISSIONE E DISTRIBUZIONE: METODI E TECNOLOGIE AVANZATE PER LA VALUTAZIONE DEL DEGRADO DEI SISTEMI DI ISOLAMENTO INTERNO

The liberalization of the electricity market and the increasing competition in power energy sector, have given a major boost to the development of optimized management of infrastructures and components (Asset Management) in power generation, transmission and distribution companies. The application of modern asset management strategies are bearing several changes in companies maintenance policies that are gradually moving from "Time Based Maintenance" to "Condition Based Maintenance" (CBM), adopting particular diagnostic indicators to evaluate the condition and remaining life of monitored components. In recent years, several diagnostic technologies have been developed that are of fundamental importance for the proper implementation of CBM, having the ability to assess the status of components (and in particular the conditions of insulation systems, the main cause of failure due to ageing). In the research work presented in this thesis, after a brief description of the state of the art of main diagnostic techniques used in transmission and distribution systems, the measurement of partial discharges has been addressed (as one of the most complex and interesting indicators for the estimation of internal condition of insulation systems). Modern diagnostic systems based on the measurement of partial discharges are currently at an early stage of development, having several issues that are still the subject of study and discussion by the international scientific community, slowing the adoption of such technologies in certain areas. A prototype ultra-wideband system for the measurement of partial discharges has been developed, innovative methodologies for the analysis of partial discharge signals have been implemented and compared through an extensive campaign of tests carried out at ERSE S.p.A. of Milan and Department of Electrical Engineering of Padua University laboratories. Various topics and critical aspects of modern diagnostic tools have been discussed, thus providing useful information and methods for the future development of these technologies. A part of this work has been financed by the Research Fund for the Italian Electrical System under the Contract Agreement between ERSE and the Ministry of Economic Development - General Directorate for Nuclear, renewable Energies and Electrical Efficiency, stipulated on July 29, 2009 in compliance with the Decree of March 19, 2009.

La liberalizzazione del mercato elettrico, aumentando la competitività nel settore, ha dato un notevole impulso allo sviluppo della gestione ottimizzata delle infrastrutture e dei componenti (Asset Management) nelle aziende preposte alla produzione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. L’applicazione delle moderne strategie di Asset Management ha inciso notevolmente sulla politica di manutenzione dei componenti, con l’introduzione graduale, a fianco della manutenzione programmata, della manutenzione su condizione (in inglese “Condition Based Maintenance” o CBM), basata essenzialmente sulla possibilità di stimare, tramite opportuni indicatori diagnostici del degrado, le condizioni e la vita residua del componente e prevedere di conseguenza l’intervento di manutenzione. Negli ultimi anni sono state sviluppate diverse tecnologie diagnostiche che, grazie alla possibilità di valutare lo stato dei componenti (ed in particolare le condizioni dell’isolamento interno, causa principale dei guasti dovuti all’invecchiamento del componente), sono oggi di fondamentale importanza per la corretta implementazione della CBM. Nel lavoro di ricerca presentato in questa tesi, dopo una breve descrizione dello stato dell’arte delle principali tecniche diagnostiche utilizzate nei sistemi di trasmissione e distribuzione dell’energia, si è scelto di affrontare l’argomento della misura delle scariche parziali in quanto questo rappresenta uno degli indicatori più complessi ed interessanti per la stima delle condizioni dell’isolamento interno di un componente. I moderni sistemi diagnostici basati sulla misura delle scariche parziali, attualmente in una fase iniziale di sviluppo, presentano ancora diverse criticità che sono oggetto di studio e discussione da parte della comunità scientifica internazionale e che rendono la diffusione di questo tipo di strumenti ancora piuttosto limitata in certi ambiti. E’ stato sviluppato un sistema prototipo per la misura delle scariche parziali a banda ultra larga, analizzando e implementando metodologie innovative per l’analisi dei segnali di scarica parziale, che sono state validate nel corso di un’ampia campagna di prove di verifica sperimentale presso i laboratori di ERSE S.p.A. di Milano e del Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell’Università di Padova. In conclusione sono stati affrontati diversi argomenti ed aspetti critici dei moderni strumenti diagnostici basati sulla misura delle scariche parziali, fornendo indicazioni e metodi utili allo sviluppo futuro di queste tecnologie. Una parte di questo lavoro è stata finanziata dal Fondo di Ricerca per il Sistema Elettrico nell’ambito dell’Accordo di Programma tra ERSE ed il Ministero dello Sviluppo Economico - D. G. Nucleare, Energie rinnovabili ed efficienza energetica, stipulato in data 29 luglio 2009 in ottemperanza del DM, 19 marzo 2009.