In qualità di fornitore di trasformatori a bagno d'olio a basse perdite, ho visto in prima persona come queste centrali elettriche della rete elettrica invecchiano nel tempo. È fondamentale sia per noi fornitori che per i nostri clienti capire come valutare il degrado prestazionale di questi trasformatori. In questo blog condividerò alcuni modi pratici per valutare la resistenza di questi trasformatori con il passare degli anni.
Perché il degrado delle prestazioni è importante
Prima di tutto, parliamo del motivo per cui è così importante tenere d'occhio il degrado delle prestazioni. I trasformatori a bagno d'olio a basse perdite rappresentano un investimento significativo. Che si tratti di aPresa sotto carico da 2000 - 20000 kVA/35 kV - Trasformatore immerso in olio trifase con cambioper applicazioni industriali su larga scala o aTrasformatore a bagno d'olio a bassissime perdite da 50 - 2500 kVA/10 kVper le installazioni commerciali più piccole, qualsiasi calo delle prestazioni può comportare un aumento del consumo energetico, costi operativi più elevati e persino potenziali rischi per la sicurezza.
Ispezione visiva
Uno dei modi più semplici ma efficaci per iniziare a valutare il degrado delle prestazioni è attraverso un'ispezione visiva. Con il passare del tempo, la parte esterna del trasformatore può mostrare segni di usura. Cerca cose come perdite d'olio. L'olio è la linfa vitale di un trasformatore immerso nell'olio e qualsiasi perdita può non solo ridurre le proprietà di raffreddamento e isolamento del trasformatore, ma anche rappresentare un rischio ambientale. Controllare le guarnizioni e i sigilli attorno al serbatoio del trasformatore. Se sono rotti o danneggiati, è un chiaro segno che il trasformatore potrebbe essere in difficoltà.
Un'altra cosa da cercare è la corrosione sulle parti metalliche. L'alloggiamento e i componenti del trasformatore sono esposti agli elementi e la corrosione può indebolire la struttura e influenzare i collegamenti elettrici. La ruggine sui radiatori può anche ridurre la loro efficienza nella dissipazione del calore, che è una funzione fondamentale del trasformatore.
Monitoraggio della temperatura
La temperatura è un indicatore critico della salute di un trasformatore. Un trasformatore in olio a basse perdite ben funzionante dovrebbe funzionare entro un intervallo di temperature specifico. Il calore eccessivo può accelerare il degrado dei materiali isolanti, con conseguente riduzione delle prestazioni e una durata di vita più breve.
È possibile utilizzare sensori di temperatura per monitorare la temperatura dell'olio e degli avvolgimenti. Se noti un aumento graduale della temperatura operativa nel tempo, potrebbe essere segno di diversi problemi. Potrebbe essere dovuto a un aumento del carico sul trasformatore, a un problema con il sistema di raffreddamento o a guasti interni come cortocircuiti negli avvolgimenti.
Il confronto regolare delle letture della temperatura con le specifiche del produttore può darti una buona idea delle prestazioni del trasformatore. Se la temperatura è costantemente più alta del normale, è tempo di scavare più a fondo e scoprire cosa causa il problema.
Analisi dei gas disciolti (DGA)
L'analisi dei gas disciolti è un potente strumento per valutare le condizioni interne di un trasformatore in olio a basse perdite. Mentre il trasformatore è in funzione, l'olio e i materiali isolanti possono rompersi a causa del calore, dello stress elettrico e di altri fattori. Questa decomposizione rilascia gas come idrogeno, metano, etano, etilene e acetilene.
Analizzando la concentrazione e la tipologia dei gas disciolti nell'olio è possibile individuare i primi segnali di potenziali problemi. Ad esempio, un aumento del gas idrogeno potrebbe indicare un surriscaldamento dell'isolamento, mentre la presenza di acetilene può suggerire la formazione di archi o scintille all'interno del trasformatore.
La DGA dovrebbe essere eseguita regolarmente, soprattutto per i trasformatori più vecchi. Può aiutarti a identificare i problemi prima che diventino gravi, consentendo manutenzioni e riparazioni tempestive.
Misurazione della resistenza dell'avvolgimento
La resistenza degli avvolgimenti del trasformatore è un altro parametro importante da monitorare. Nel corso del tempo, gli avvolgimenti possono subire variazioni di resistenza dovute a fattori quali invecchiamento, surriscaldamento e stress meccanico. Una variazione significativa nella resistenza dell'avvolgimento può indicare problemi quali cortocircuiti, circuiti aperti o conduttori danneggiati.
La misurazione della resistenza dell'avvolgimento implica l'utilizzo di apparecchiature specializzate per applicare una corrente nota agli avvolgimenti e misurare la tensione risultante. Confrontando i valori di resistenza misurati con i valori iniziali o con le specifiche del produttore, è possibile determinare se ci sono problemi con gli avvolgimenti.
Test del fattore di potenza
Il fattore di potenza è una misura dell'efficienza con cui un trasformatore utilizza l'energia elettrica. Un fattore di potenza basso indica che il trasformatore consuma più potenza reattiva, il che può portare a maggiori perdite di energia e a una riduzione dell'efficienza.
Il test del fattore di potenza prevede la misurazione della differenza di fase tra la tensione e la corrente nel trasformatore. Una diminuzione del fattore di potenza nel tempo può essere un segno di degrado dell'isolamento, che consente una maggiore corrente di dispersione e aumenta il consumo di potenza reattiva.
Test regolari del fattore di potenza possono aiutarti a identificare tempestivamente i problemi di isolamento e ad adottare azioni correttive per migliorare le prestazioni del trasformatore.
Analisi del carico
Comprendere il carico sul trasformatore è essenziale per valutarne il degrado delle prestazioni. Il sovraccarico di un trasformatore può accelerarne notevolmente il processo di invecchiamento. Se il trasformatore funziona costantemente alla sua capacità massima o in prossimità di essa, genererà più calore e sottoporrà a maggiore stress l'isolamento e gli altri componenti.
È possibile utilizzare dispositivi di monitoraggio del carico per monitorare la quantità di energia assorbita dal trasformatore nel tempo. L'analisi dei modelli di carico può aiutarti a determinare se il trasformatore è sovraccaricato. In tal caso, potrebbe essere necessario prendere in considerazione l'aggiornamento del trasformatore o la ridistribuzione del carico su altri trasformatori nel sistema.
Invecchiamento dei materiali isolanti
I materiali isolanti in un trasformatore immerso in olio a basse perdite svolgono un ruolo cruciale nelle sue prestazioni. Nel corso del tempo, questi materiali possono degradarsi a causa di fattori quali calore, umidità e stress elettrico. La rottura dell'isolamento può portare a una riduzione della rigidità dielettrica, a un aumento della corrente di dispersione e, in definitiva, a guasti elettrici.
Esistono diversi modi per valutare l'invecchiamento dei materiali isolanti. Un metodo consiste nel misurare il fattore di dissipazione dielettrica, che indica la quantità di energia dissipata nell'isolamento. Un aumento del fattore di dissipazione dielettrica nel tempo è un segno di degrado dell'isolamento.
Un altro approccio consiste nell'effettuare test di resistenza all'isolamento. Una diminuzione della resistenza di isolamento può anche indicare che l'isolamento si sta deteriorando.
Impatto dei fattori ambientali
L'ambiente in cui opera il trasformatore può avere un impatto significativo sul degrado delle sue prestazioni. Ad esempio, un'elevata umidità può causare la penetrazione dell'umidità nei materiali isolanti, riducendone l'efficacia. L'aria inquinata può depositare contaminanti sulla superficie del trasformatore, che possono causare corrosione e tracciamento elettrico.
Se il trasformatore si trova in un'area con elevati livelli di polvere o inquinanti industriali, potrebbe richiedere pulizia e manutenzione più frequenti. Inoltre, temperature estreme, sia calde che fredde, possono influire sulle prestazioni del trasformatore. Nei climi freddi, l’olio potrebbe addensarsi, riducendone il flusso e l’efficienza di raffreddamento, mentre nei climi caldi il trasformatore potrebbe dover lavorare di più per dissipare il calore.
Conclusione
La valutazione del degrado delle prestazioni di un trasformatore immerso in olio a basse perdite nel tempo è un processo sfaccettato. Combinando ispezioni visive, monitoraggio della temperatura, DGA, misurazione della resistenza degli avvolgimenti, test del fattore di potenza, analisi del carico e valutazione dell'invecchiamento dei materiali isolanti, è possibile ottenere una comprensione completa dello stato di salute del trasformatore.
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Riferimenti
- Ingegneria dei trasformatori di potenza elettrica di Turan Gonen
- Ingegneria dei trasformatori: progettazione, tecnologia e diagnostica di George Karady e G. Venkata
- Standard IEEE per trasformatori di potenza