High Voltage (HV) 132kV Substation's Revamping for Connection of Renewable Power Generation with BESS and Smart Grid Capabilities

For decades, our civilization relied on a power grid built for a world that no longer exists, a one-way system supplying massive factories. Today, as we strive to build a sustainable and resilient society, this aging infrastructure is the critical hurdle. The true test of the global energy transition is how we transform these old nodes into intelligent, two-way highways for clean power. This thesis presents a model for this necessary change, documenting the complete revamping of a historic 132 kV substation. The substation, which once served a single factory, is being entirely modernized to connect a large-scale, distant solar power plant to the main grid. Operating at the interface of a third-party developed generation site, this project focuses on the engineering and modernization of the step-up substation. The innovation is the integration of a Battery Energy Storage System (BESS). Notably, the design is engineered with a forward-looking modularity to accommodate the future integration of BESS. This battery acts as a crucial buffer, managing the natural unpredictability of solar energy storing power when the sun is brightest and releasing it when the grid needs it most. Every component, from cables to circuit breakers, is being upgraded to create an intelligent, smart grid connection point capable of managing this complex, bidirectional flow of energy with digital precision. The result is a system that not only supports renewable energy but also guarantees a stable, reliable power supply for thousands of homes and businesses. A core technical contribution of this work is the rigorous sizing and selection of substation switchgear, underpinned by detailed short-circuit current analysis to ensure system protection under fault conditions. Furthermore, the study optimizes the Medium Voltage (MV) underground cabling network, providing the critical infrastructure required to transport power from the PV farm's boundary to the substation. This thesis addresses the critical infrastructure modernization required for the European energy transition, focusing specifically on the technical execution of a high-voltage (HV) substation revamping project. The study on a 132 kV substation that must be upgraded to accommodate a major advancement: The core objective is to transition the traditional substation into a responsive node within the modern electrical network, characterized by advanced monitoring, control, and communication capabilities a key feature of the Smart Grid. The project encompasses HV/MV component specification, system integration of energy storage and generation assets, and the implementation of a comprehensive protection and control (P&C) philosophy compliant with both national (Italian) and international standards.

Per decenni, la nostra civiltà ha fatto affidamento ad una rete elettrica costruita per un mondo che non esiste più: un sistema unidirezionale progettato per alimentare grandi stabilimenti industriali. Oggi, mentre ci adoperiamo per costruire una società sostenibile e resiliente, questa infrastruttura invecchiata rappresenta l'ostacolo critico da superare. La vera sfida della transizione energetica globale risiede nella capacità di trasformare questi vecchi nodi in autostrade intelligenti e bidirezionali per l'energia pulita. Questa tesi presenta un modello per questo cambiamento necessario, documentando la completa trasformazione di una storica stazione elettrica a 132 kV. La stazione, che un tempo serviva un unico stabilimento industriale, viene interamente modernizzata per connettere un grande impianto fotovoltaico, a distanza, alla rete di trasmissione nazionale. Operando all'interfaccia di un sito di generazione sviluppato da terzi, il progetto si concentra sull'ingegnerizzazione e la modernizzazione della stazione di elevazione. L'elemento innovativo è l'integrazione di un Sistema di Accumulo di Energia su Batteria (BESS). In particolare, il progetto è concepito con una modularità lungimirante, tale da consentire la futura integrazione del BESS. Questo sistema di accumulo funge da fondamentale elemento di regolazione, gestendo la naturale imprevedibilità dell'energia solare: accumula energia nelle ore di maggiore irraggiamento e la eroga nei momenti di maggiore necessità da parte della rete. Ogni componente, dai cavi agli interruttori, viene aggiornato per creare un punto di connessione intelligente alla rete, capace di gestire con precisione digitale questo complesso flusso bidirezionale di energia. Il risultato è un sistema che non solo supporta le energie rinnovabili, ma garantisce altresì un'alimentazione stabile e affidabile per migliaia di utenze domestiche e commerciali. Un contributo tecnico centrale di questo lavoro è il dimensionamento rigoroso e la selezione dell'apparecchiatura di manovra della stazione, supportati da un'analisi dettagliata delle correnti di cortocircuito, al fine di garantire la protezione del sistema in condizioni di guasto. Inoltre, lo studio ottimizza la rete di cavi interrati in Media Tensione (MT), fornendo l'infrastruttura essenziale per il trasporto dell'energia dal confine del parco fotovoltaico fino alla stazione elettrica. Questa tesi affronta la modernizzazione infrastrutturale critica richiesta dalla transizione energetica europea, concentrandosi in modo specifico sull'esecuzione tecnica di un progetto di revamping di una stazione ad Alta Tensione (AT). Lo studio riguarda una stazione a 132 kV che deve essere potenziata per accogliere un avanzamento significativo: l'obiettivo centrale è la trasformazione della stazione tradizionale in un nodo reattivo all'interno della moderna rete elettrica, caratterizzato da avanzate capacità di monitoraggio, controllo e comunicazione, caratteristica fondamentale della Smart Grid. Il progetto comprende la specifica dei componenti AT/MT, l'integrazione di sistema degli asset di accumulo e generazione, e l'implementazione di una filosofia completa di protezione e controllo (P&C) conforme sia alle normative nazionali italiane che agli standard internazionali.