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Analisi delle scariche parziali mediante elaborazione nel dominio wavelet

Informazioni tesi

  Autore: Franco Faletti
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 1998-99
  Università: Politecnico di Milano
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Elettrica
  Relatore: Edoardo Carminati
Coautore: Diego Mora
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 435

Nello studio del comportamento dei materiali elettrici va assumendo sempre maggiore importanza l'osservazione delle scariche parziali: la capacità di identificare e quantificare i processi in atto è un requisito basilare per prevedere l'entità dei possibili danni causati al dielettrico stesso.

Questo tipo di osservazione è utile, oltre che nel campo della ricerca, anche in ambito industriale dove può essere utilizzato per stabilire il rispetto di livelli minimi di sicurezza, per i controlli di qualità ed infine per quantificare l'invecchiamento e quindi la vita residua di una apparecchiatura elettrica.
Tra i possibili approcci all'analisi delle scariche parziali è stato preferito quello orientato all'osservazione della forma d'onda dell'impulso di corrente della scarica parziale rilevata mediante un oscilloscopio digitale.
Il lavoro svolto ha riguardato la progettazione e la realizzazione di un software di elaborazione numerica basato sulle trasformate wavelet (in modo particolare sulle trasformate wavelet secondo basi trigonometriche locali) che permette di analizzare la forma d'onda di un impulso di scarica parziale, filtrarla per eliminare i disturbi dovuti al processo di misura e tramite algoritmi fuzzy stabilire l'invecchiamento e la vita residua dell'isolante in prova.

Il primo capitolo riporta una sintesi sullo stato dell'arte nello studio delle scariche parziali e sulle grandezze maggiormente significative in tale indagine.

Il secondo capitolo dopo una breve introduzione sulle trasformate wavelet, approccia l'ingegnerizzazione della trasformata wavelet secondo basi trigonometriche locali nell'analisi di scariche parziali ed i problemi che insorgono con l'utilizzo della trasformata proposta, nonché le possibili soluzioni.

Il terzo capitolo descrive la realizzazione di filtri nel dominio della trasformata wavelet ed in particolare modo analizza le problematiche derivanti dall'applicazione agli impulsi di scariche parziali.

Il quarto capitolo spiega come è stato realizzato il sistema fuzzy ed il software necessario che permette di classificare gli impulsi di scariche parziali nel dominio secondo gli stadi di invecchiamento.

Il quinto capitolo propone il metodo classico di analisi degli impulsi di scarica parziale secondo l'approccio di misura della carica apparente.

Nelle appendici A e B sono riassunti gli strumenti base di teoria matematica che rappresentano il fondamento delle trasformate wavelet.

L'appendice C fornisce i concetti base della logica fuzzy.

In appendice D è riportato il manuale d'uso del software sviluppato in ambiente MATLAB.

Infine l'appendice E contiene il sorgente di tutto il software sviluppato.

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1 IL FENOMENO DELLE SCARICHE PARZIALI LA FISICA Introduzione Un sistema di distribuzione dell’energia elettrica è caratterizzato da un’ampia rete di trasmissione composta da collegamenti tra i luoghi di produzione e gli utilizzatori. Le apparecchiature necessarie per il funzionamento della rete elettrica sono trasformatori, cavi, organi di manovra e dispositivi di misura e protezione che devono avere adeguate caratteristiche d'isolamento assicurate dai materiali isolanti; tra i più utilizzati citiamo l'esafluoruro di zolfo (SF 6 ), olio, resine epossidiche, gomma, polietilene (PE), polietilene reticolato (XLPE) e polivinilcloruro (PVC). La produzione di questi materiali avviene attraverso processi industriali che non permettono di ottenere isolanti perfetti: infatti, ci sono difetti inevitabilmente presenti che comportano una riduzione del valore della rigidità dielettrica rispetto a quello stimato per il materiale; per far fronte a questo problema, i cavi sono progettati per intensità di campo inferiori alla rigidità elettrica del materiale che fissa la sollecitazione massima teorica permessa. In genere i difetti sono costituiti da estremità appuntite di parti in tensione, da schegge metalliche, da vari tipi di microcavità che si generano durante il processo di produzione; tali difetti possono essere la causa di concentrazioni locali del campo elettrico con conseguente superamento del valore di campo limite e conseguente formazione di scariche parziali (SP). Il termine scarica parziale dipende dal fatto che questo fenomeno si instaura a livello microscopico interessando solo una parte del dielettrico esistente fra parti in tensione. Tali scariche lesionano il materiale dielettrico e sono responsabili dell’invecchiamento del materiale. La misura delle scariche parziali fornisce un valido mezzo di controllo dello stato degli isolamenti elettrici e permette di rilevare difetti che altrimenti porterebbero, in un tempo più o meno lungo, alla rottura del dielettrico. Di solito la misura delle scariche parziali si esegue su isolamenti in circuiti e reti in media ed alta tensione, su prodotti finiti quali cavi, terminazioni e giunti per cavo, condensatori, trasformatori, isolatori, materiali isolanti sotto forma di provini, ecc…

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Parole chiave

elettrotecnica
filtri numerici
logica fuzzy
matlab
misure elettriche
scariche parziali
signal processing
trasformate wavelet
wavelet transform

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