Insulation Coordination in Modern Distribution Networks

L'analisi della risposta di una rete elettrica di distribuzione a un campo elettromagnetico esterno generato da una scarica atmosferica richiede l'utilizzo di accurati modelli in grado di riprodurre la reale e complessa configurazione della rete. Tali modelli rappresentano uno strumento fondamentale per la stima del numero di dispositivi di protezione ed il loro appropriato collocamento al fine di garantire il numero minimo annuo di “flashovers” e interruzioni. In una rete di distribuzione reale, tale ottimizzazione può richiedere sforzi computazionali proibitivi a causa dell’elevatissimo numero di componenti di potenza e linee presenti. Questa tesi analizza in maniera esaustiva molteplici semplificazioni ingegneristiche adottabili, al fine di ridurre i tempi computazionali, nella valutazione statistica del numero annuo di guasti di una rete di distribuzione. Particolare attenzione è dedicata agli effetti della conducibilità finita del suolo sul campo irradiato dal fulmine e sui parametri delle linee. Nella tesi sono derivate due nuove espressioni analitiche per il calcolo della trasformata di Laplace inversa dell’impedenza del terreno. La prima è la trasformata di Laplace inversa dell’espressione di Sunde logaritmica ed è proposta in due forme equivalenti. La seconda è la trasformata di Laplace inversa della più generale espressione integrale di Sunde. Infine, si è sviluppata una procedura in grado di valutare la “lightning performance” di una rete di distribuzione in media tensione avente configurazione realistica, che comprende “feeder” principali e laterali, pali, cabine secondarie e dispositivi di protezione contro le sovratensioni. La procedura messa a punto, basata sull’applicazione del metodo di Monte Carlo, permette di calcolare l'ampiezza delle tensioni indotte da fulminazione in qualsiasi punto e in ogni fase della rete. L’attività ha riguardato anche la valutazione del tempo medio fra i guasti (MTBF) di ogni trasformatore MT / BT causati da fulminazione indiretta e diretta, parametro di fondamentale rilevanza per l’ente distributore.