Modello dell’autotrasformatore per lo studio dei transitori elettromagnetici

Questa tesi si concentra sullo sviluppo di un modello black box per un autotrasformatore trifase da 250 MVA, con specifiche di tensione 400/155±10 kV, impiegato nella rete di trasmissione elettrica italiana. L’obiettivo principale è ottenere un modello in grado di replicare con precisione il comportamento transitorio dell’autotrasformatore in risposta a diverse sollecitazioni elettriche, come sovratensioni, cortocircuiti o commutazioni. Questo modello black box non richiede la conoscenza dei parametri fisici o geometrici dell’autotrasformatore, ma si basa unicamente sulla misura della sua risposta in frequenza. Per acquisire le informazioni necessarie, è stata eseguita una misura della risposta in frequenza dell’autotrasformatore nel campo di frequenza compreso tra 20 Hz e 2 MHz, utilizzando la tecnica della Frequency Response Analysis (FRA). La curva misurata è stata approssimata utilizzando una funzione razionale tramite il metodo del Vector Fitting (VF), un algoritmo iterativo che minimizza l’errore quadratico medio tra i dati misurati e la funzione approssimante. È stata poi verificata la passività della funzione razionale per garantire la stabilità e la causalità del modello. Infine, la funzione razionale è stata trasformata nel dominio del tempo mediante la trasformata inversa di Laplace, ottenendo un modello black box sotto forma di equazioni differenziali lineari. Il modello è stato validato attraverso simulazioni nel dominio del tempo, dimostrando una buona corrispondenza con i risultati. Implementato in un software di analisi dei transitori elettromagnetici (EMTP), il modello è stato applicato allo studio di una rete a 380 kV con un generatore sincrono, mostrando una buona aderenza sia per le condizioni stazionarie che per quelle transitorie. Il modello black box proposto offre numerosi vantaggi rispetto ai modelli tradizionali, tra cui facilità di acquisizione, flessibilità, accuratezza e universalità. Può essere utilizzato per lo studio delle sovratensioni causate da fulmini, manovre o risonanze nella rete elettrica, e per il monitoraggio e la diagnostica dell’autotrasformatore.