Come viene mantenuto l'isolamento nel nucleo di un trasformatore immerso in olio?

Introduzione ai nuclei dei trasformatori immersi in olio

Nuclei di trasformatori immersi in olio sono ampiamente utilizzati nei sistemi di alimentazione grazie alle loro eccellenti proprietà di dissipazione del calore e isolamento. L'olio del trasformatore non agisce solo come refrigerante ma fornisce anche l'isolamento elettrico al nucleo e agli avvolgimenti. Mantenere un adeguato isolamento è fondamentale per garantire un funzionamento sicuro, ridurre i guasti e prolungare la durata del trasformatore. Comprendere i componenti, i meccanismi e le procedure di manutenzione dei trasformatori immersi in olio è essenziale per gli ingegneri energetici e il personale di manutenzione.

Componenti che influiscono sull'isolamento

L'isolamento di un trasformatore immerso in olio dipende da diversi componenti chiave: nucleo, avvolgimenti, carta isolante e olio del trasformatore. Ogni componente svolge un ruolo nel prevenire guasti elettrici e degrado termico. Materiali di alta qualità, progettazione adeguata e raffreddamento adeguato sono necessari per mantenere prestazioni di isolamento ottimali in condizioni operative normali e anomale.

Nucleo e avvolgimenti del trasformatore

Il nucleo è tipicamente realizzato in acciaio al silicio laminato per ridurre le perdite per correnti parassite, mentre gli avvolgimenti sono composti da conduttori in rame o alluminio isolati con vernice o carta impregnata. Un adeguato isolamento tra gli avvolgimenti e tra gli avvolgimenti e il nucleo previene cortocircuiti e scariche parziali. Ispezioni regolari aiutano a rilevare l'usura o la deformazione dell'isolamento causata da sollecitazioni termiche e meccaniche.

Carta isolante e cartone pressato

Gli isolamenti in carta e cartone pressato vengono utilizzati attorno agli avvolgimenti e tra le sezioni del nucleo. Questi materiali sono altamente sensibili all'umidità, all'invecchiamento termico e alla contaminazione da olio. Mantenere la secchezza e un'adeguata impregnazione dell'olio è fondamentale. Nel corso del tempo, il degrado dell'isolamento può portare a una riduzione della rigidità dielettrica e a potenziali guasti se non monitorato e trattato.

Ruolo dell'olio per trasformatori nell'isolamento

L'olio del trasformatore ha un duplice scopo: raffredda il trasformatore e fornisce isolamento elettrico. La rigidità dielettrica dell'olio previene rotture tra i conduttori e il nucleo messo a terra. La qualità dell'olio influisce direttamente sulla capacità di isolamento; impurità, umidità e invecchiamento possono ridurre la rigidità dielettrica, rendendo essenziali test e manutenzione regolari dell'olio.

Tipi di olio per trasformatori

L'olio minerale è il mezzo isolante più comune grazie alla sua disponibilità, stabilità termica e rapporto costo-efficacia. Gli oli sintetici, come i fluidi a base di silicone o esteri, offrono una migliore resistenza al fuoco e biodegradabilità. La scelta dell'olio influisce sulle procedure di manutenzione, poiché gli oli sintetici generalmente richiedono una gestione e un monitoraggio più attenti.

Monitoraggio e test dell'isolamento

Il mantenimento dell'isolamento richiede il monitoraggio e il test di routine sia dell'olio del trasformatore che dell'isolamento solido. Il rilevamento tempestivo di umidità, contaminanti o degrado previene guasti catastrofici e garantisce l'affidabilità.

Procedure di analisi dell'olio

I test regolari dell'olio includono la misurazione della rigidità dielettrica, del contenuto di acqua, dell'acidità (numero di neutralizzazione) e dell'analisi dei gas disciolti (DGA). I test di rigidità dielettrica garantiscono che l'olio possa resistere alle tensioni operative senza guasti. La misurazione dell'umidità indica un potenziale deterioramento dell'isolamento, mentre il DGA rileva i primi segnali di guasti elettrici o termici all'interno del trasformatore.

• Misura della tensione di rottura dielettrica
• Determinazione del contenuto di acqua mediante titolazione Karl Fischer
• Test di acidità e neutralizzazione per monitorare l'invecchiamento dell'olio
• Analisi dei gas disciolti per rilevare surriscaldamenti o archi elettrici

Monitoraggio dell'isolamento solido

L'isolamento di carta e cartone pressato richiede un attento monitoraggio. I test di scarica parziale, le misurazioni della resistenza di isolamento e le ispezioni visive rilevano i primi segni di rottura dell'isolamento. Nei trasformatori di grandi dimensioni, i sensori online possono monitorare continuamente i livelli di umidità e i gradienti di temperatura per avvisare le squadre di manutenzione di potenziali problemi.

Pratiche di manutenzione preventiva

La manutenzione preventiva garantisce la longevità dell'isolamento e l'affidabilità del trasformatore. Le tecniche includono la filtrazione dell'olio, la deumidificazione e le ispezioni periodiche. Contaminanti, umidità e prodotti di ossidazione vengono rimossi dall'olio per ripristinare le proprietà dielettriche e migliorare l'efficienza di raffreddamento.

Filtrazione e purificazione dell'olio

La filtrazione dell'olio prevede il passaggio dell'olio del trasformatore attraverso essiccatori sotto vuoto, unità di degasaggio e filtri a carbone attivo per rimuovere acqua, gas e particolato. La filtrazione regolare ripristina la qualità dell'olio e prolunga la durata dell'isolamento. La purificazione è particolarmente importante dopo l'installazione del trasformatore o in seguito a procedure di manutenzione che introducono aria o umidità nel sistema.

Gestione della temperatura e del raffreddamento

Le alte temperature accelerano l’invecchiamento dell’isolamento. Mantenere un raffreddamento adeguato attraverso la circolazione dell'olio, l'efficienza del radiatore e il monitoraggio della temperatura ambiente è fondamentale. Il surriscaldamento può degradare sia l'olio che la carta isolante, riducendo la rigidità dielettrica e aumentando il rischio di guasti.

Controllo dell'umidità e deumidificazione

L'umidità nell'olio e l'isolamento solido riducono significativamente le prestazioni dielettriche. I sistemi di respirazione, gli respiratori in gel di silice e le tecniche di disidratazione sotto vuoto rimuovono l'acqua dall'olio e dal cartone pressato. Le procedure di asciugatura garantiscono che i livelli di umidità rimangano al di sotto delle soglie critiche, preservando l'integrità dell'isolamento.

Programmi di conservazione della documentazione e di ispezione

Il mantenimento efficace dell'isolamento richiede registrazioni dettagliate di test dell'olio, dati sulla temperatura, letture dell'umidità e attività di manutenzione. È necessario seguire i programmi di ispezione in base alla classe del trasformatore, al profilo di carico e alle condizioni ambientali. Le strategie di manutenzione predittiva possono prevenire guasti imprevisti identificando le tendenze nelle condizioni dell'olio e dell'isolamento.

Conclusione

Il mantenimento dell'isolamento nel nucleo di un trasformatore immerso nell'olio è fondamentale per la sicurezza, l'affidabilità e la longevità operativa. Comprendendo il ruolo dell'olio, dell'isolamento solido e dei sistemi di monitoraggio e implementando pratiche di manutenzione preventiva, gli operatori possono ridurre al minimo i guasti e prolungare la durata di servizio del trasformatore. I test di routine dell'olio, la filtrazione, il controllo dell'umidità, la gestione della temperatura e le ispezioni programmate costituiscono la spina dorsale di efficaci strategie di manutenzione dell'isolamento.