Valutazione della distribuzione delle sovratensioni su avvolgimenti di trasformatori sottoposti a VFTO

Le manovre degli interruttori e sezionatori nelle sottostazioni in gas (GIS) generano sovratensioni veloci dette VFTO, Very Fast Transient Overvoltage. Queste sovratensioni, caratterizzate da fronti di salita molto ripidi e frequenze elevate, possono generare oscillazioni interne negli avvolgimenti dei trasformatori di potenza. Le oscillazioni possono avere ampiezza tale da portare al cedimento l'isolamento interno. Nello svolgimento di questa tesi è stato sviluppato in ambiente MATLAB un codice per la modellazione degli avvolgimenti sottoposti a sovratensioni impulsive. L'avvolgimento di alta tensione dei trasformatori è stato modellato come una linea di trasmissione multiconduttore (approccio MTL - Multiconductor Transmission Line Modeling) per tenere conto della propagazione della tensione lungo le spire e dell'effetto di una spira sull'altra. Le condizioni al contorno per la soluzione delle equazioni MTL si trovano invece considerando l'avvolgimento come una linea di trasmissione a due conduttori (STL - Standard Transmission Line). Le equazioni sono state risolte nel dominio della frequenza scomponendo le sovratensioni in ingresso con una Trasformazione in serie di Fourier discreta (FFT - Fast Fourier Transform), questo permette di tenere conto di parametri che dipendono dalla frequenza come la resistenza e l'induttanza interna dei conduttori. Il simulatore in MATLAB sviluppato in questo lavoro di tesi dialoga in modo automatico con il programma FEMM per il disegno parametrico della geometria dell'avvolgimento e per il calcolo delle matrici che descrivono il sistema. Il modello è stato poi validato da prove in laboratorio su un avvolgimento in aria e su un trasformatore da distribuzione da 400 kVA