Studio di fattibilita' per la conversione da AC a DC di linee aeree di trasmissione di energia elettrica.

Le reti di trasmissione si sono sviluppate nel corso dei decenni utilizzando sistemi in corrente alternata con una topologia tale da permettere la trasmissione di potenza dai grandi centri di produzione verso i centri di consumo. Negli ultimi anni però lo scenario è cambiato in quanto la sempre maggiore richiesta di decarbonizzazione da parte dei consumatori ha portato a delle nuove sfide dal punto di vista della gestione e dello sviluppo dei grandi sistemi elettrici in generale e di quello nazionale in particolare. Infatti, il problema odierno dei gestori della rete di trasmissione è quello di mantenere ad alto livello la qualità del servizio da essi fornita, in concomitanza con una sempre maggiore penetrazione delle fonti rinnovabili non programmabili. Di fatto la maggior presenza di queste nuove forme di generazione fa sì che la potenza elettrica introdotta nella rete non sia facilmente prevedibile in termini di istanti di tempo e di intensità. Considerato poi che la rete di trasmissione non è stata ideata per far fronte ad una generazione distribuita, tipica delle fonti rinnovabili, si presentano con sempre maggiore frequenza congestioni di rete in quanto i flussi di potenza nei sistemi in alternata dipendono dal load flow e quindi sono difficilmente controllabili. Inoltre, è sempre più difficile ottenere i permessi per la realizzazione di nuove linee aeree finalizzate all’aumento della robustezza della rete elettrica.In questo contesto la trasmissione in DC può presentare importanti vantaggi. Di fatto i sistemi in continua hanno già dimostrato di essere validi nella penetrazione delle fonti rinnovabili all’interno del sistema per la connessione delle numerose ed estese wind farm presenti nei mari del Nord Europa. In Italia le più importanti applicazioni dei sistemi in HVDC sono i cavi sottomarini realizzati per collegare al continente le isole maggiori, per decongestionare la rete esistente in alcune sezioni (l’Adriatic link che collega le Marche all’Abruzzo mediante un cavo sottomarino) e per rinforzare il sistema di interconnessione europero. La necessità di convertire le linee aree in AC in linee aeree in DC porta però a dover affrontare nuove sfide tecnologiche come lo sviluppo di convertitori e di stazioni a più alta efficienza che siano ambientalmente compatibili e sempre più prestanti anche in termini di affidabilità, lo sviluppo di tecniche di controllo dei convertitori stessi, i sistemi di rilevazione ed estinzione dei guasti, studi sull’effetto dei campi elettromagnetici, metodi per limitare l’effetto corona ed i disturbi ad esso associati e anche sviluppi sulla tecnologia degli isolatori. La seguente tesi tratta di alcune delle principali problematiche derivanti dalla sostituzione delle preesistenti linee aeree in corrente alternata con linee aeree in corrente continua. In particolare, si esporranno alcune configurazioni possibili nella conversione delle linee aeree sia in singola terna che in doppia terna. Le principali problematiche analizzate sono quelle relative all’interazione tra i campi elettromagnetici prodotti dai due sistemi, con particolare riferimento alle cariche libere e al loro effetto sull’intensità dei campi al livello del terreno. Verranno poi analizzati altri aspetti come i disturbi dovuti all’effetto corona (radio-interferenza, rumore, perdite per effetto corona) e aspetti riguardanti le sovratensioni per poter fornire quindi un metodo per la selezione degli isolatori più adatti. I calcoli e le simulazioni presenti in questo elaborato sono stati svolti con l’ausilio di fogli di calcolo, di Matlab per l’implementazione del calcolo numerico degli integrali e di Simulink per le simulazioni relative alle sovratensioni