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Trasformatori di potenza: Valutazione delle condizioni tecniche
Gli elementi principali di una scrupolosa valutazione delle condizioni tecniche di un trasformatore sono i seguenti:
  • moderni metodi di diagnostica in base ai test dell'olio
  • diagnostica dello stato dell'isolamento, degli avvolgimenti e degli elementi passanti
  • diagnostica del commutatore
Più del 50% delle migliaia di trasformatori di media ed alta potenza, utilizzati in Polonia, è stato prodotto nel periodo tra gli anni '60 e '80 del secolo scorso. Nonostante siano in funzione da più di 30 anni, l'isolamento di tante unità non è invecchiato e può essere utilizzato ancora per altri 10 o 20 anni.

Il rischio connesso ad un ulteriore utilizzo nonché il rendimento di un'eventuale modernizzazione dei trasformatori devono essere esaminati separatamente e la valutazione delle condizioni tecniche gioca qui un ruolo di estrema importanza. In funzione di essa, viene stabilita l'entità delle riparazioni e viene stimato il periodo di ulteriore utilizzo, sulla base dei parametri di lavoro impostati.

Il punto critico nell'utilizzo delle unità vecchie sono gli avvolgimenti allentati, sensibili alle deformazioni causate dalle correnti di cortocircuito.

Il trasferimento o la deformazione delle spire non sempre porta ad un immediato impulso elettrico attraverso l'isolamento, ma aumenta notevolmente il rischio di un'avaria nel caso di un altro fenomeno di sovratensione o di cortocircuito.

Un altro fattore che determina la durata dell'utilizzo di un trasformatore è il tenore di umidità degli avvolgimenti e degli elementi strutturali in cartone presspan. Se il tenore di acqua nella cellulosa supera il 2,5%, i processi di degradazione accelerano notevolmente, i valori delle caratteristiche meccaniche vengono peggiorate e insorge il rischio che possa verificarsi il pericoloso "effetto bubble" che si manifesta in occasione di sovraccarichi o cortocircuiti.

Una complessiva valutazione delle condizioni tecniche, abbinata all'ubicazione dell'unità nel sistema elettroenergetico, consente di elaborare una graduatoria dei trasformatori dal punto di vista della loro importanza per l'affidabilità della rete. Identificando le unità critiche è possibile pianificare in modo economicamente giustificabile l'utilizzo, i lavori di ammodernamento oppure l'approvvigionamento.

Diagnostica dell'olio per trasformatori

La diagnostica basata sull'analisi dei campioni d'olio ha il vantaggio principale di poter individuare tempestivamente i dannosi processi fisici e chimici che si manifestano all'interno di un trasformatore. Le scariche parziali e quelle ad arco nonché la degradazione termica vengono valutate in base al tenore di gas disciolti nell'olio. Calcolando il valore dei parametri fisici e chimici dell'olio nonché definendo il tenore dei furani (in particolare del 2FAL) è possibile valutare il grado di invecchiamento della cellulosa e dell'olio. È molto importante prelevare i campioni d'olio, immagazzinarli e trasportarli in modo corretto. Prelevando i campioni con una metodologia sbagliata, l'analisi cromatografica risulta gravemente viziata e di conseguenza l'interpretazione degli risultati risulta errata.

Un altro fattore, altrettanto importante per una diagnosi corretta, è la calibrazione e l'adattamento dei cromatografi comuni alle esigenze dell'analisi degli oli per trasformatori.

Prove sull'isolamento solido effettuate con il metodo di polarizzazione

Il tenore di umidità nell'isolamento solido dei trasformatori viene stabilito tramite diverse variabili nelle misurazioni dei fenomeni di polarizzazione. Una grande importanza pratica rivestono i metodi basati sui rilievi della tensione di ritorno della polarizzazione RVM (Recovery Voltage Measurement), sui rilievi della caratteristica della frequenza tgδ e della capacità dell'isolamento in un range di basse frequenze (Frequency Domain Spectroscopy) nonché sulle misurazioni delle correnti di polarizzazione e depolarizzazione (PDCDC - Polarization Depolarization Current).

La nostra azienda, nell'ambito delle proprie ricerche, ha adottato la metodologia di verifica di riferimento RVM e PDCDC che migliora in modo significativo la precisione e l'affidabilità dei rilievi del tenore di umidità dell'isolamento degli trasformatori nel rispetto di un'accettabile durata di tali prove.

Ricerca delle deformazioni degli avvolgimenti

La diagnosi del trasferimento degli avvolgimenti consiste in una comparazione del rapporto tra l'impedenza e la frequenza registrato in certi intervalli di tempo sullo stesso avvolgimento, su avvolgimenti di fase adiacenti oppure nei trasformatori uguali. Questo perché la modifica della geometria di certi frammenti dell'avvolgimento provoca un trasferimento delle frequenze delle risonanze locali e di conseguenza il cambiamento della forma della funzione di trasferimento.

La Energo-Complex è stata la prima società in Polonia a dare inizio all'utilizzo della riposta di frequenza degli avvolgimenti nella diagnosi delle loro deformazioni e attualmente dispone di un archivio di dati relativi a più di cento trasformatori di media ed alta potenza.

Risultati finanziari

Applicando moderni metodi di ricerche abbinate alle analisi dei dati storici e dei parametri di lavoro di un'unità, rendiamo molto più facile la gestione delle decisioni relative all'utilizzo ed agli investimenti. Una diagnostica gestita in modo adeguato, oltre alla ricerca dei guasti, contribuisce ad evitare avarie gravi durante l'utilizzo quotidiano e consente di migliorare i risultati finanziari prolungando il periodo d'utilizzo dei trasformatori, mantenendo un accettabile livello di rischio. La verifica dello stato tecnico contribuisce, tra l'altro, ad individuare quelle unità la cui durata può essere prolungata anche del 60% rispetto al periodo indicato dai costruttori, investendo ridotte risorse economiche.


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 Diagnostica completa dello stato tecnico dei trasformatori


Le nostre pubblicazioni:

 Condition assessment of medium-power transformers using diagnostic methods: PDC, FDS, FRA, to support decision to modernize or replace service-aged units.

 Contemporary Diagnostic Methods of HV Rotating Machine and Transformer Insulation




Risposta di frequenza degli
avvolgimenti GN del
trasformatore 25 MVA,
115/6.6 kV, registrata
prima e dopo il
danneggiamento degli
avvolgimenti da parte
della corrente di
corto circuito

Andamento della tensione
di ritorno registrato per
quattro diversi tenori
di acqua nell'isolamento
solido del trasformatore

Esempio di una ranking
list dei trasformatori
durante l'utilizzo

Analisi dei costi di
ammodernamento

Caratteristiche della corrente
di scarico (depolarizzazione)
di due trasformatori con un
diverso grado di invecchiamento
ed il tenore di umidità
dell'isolamento

Indicazione dell'umidità in
base alle misurazioni RVM


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