Nebbia salina costiera: in che modo i trasformatori a secco e quelli immersi in olio differiscono in termini di affidabilità dell'isolamento?

Il vantaggio del trasformatore in olio risiede nel fatto che il serbatoio e il sistema di isolamento carta-olio formano insieme un sistema chiuso. Finché la tenuta è integra, la nebbia salina e l'umidità esterne difficilmente possono raggiungere direttamente l'isolamento principale. In un trasformatore in secco, al contrario, gli avvolgimenti, le superfici isolanti e le parti di collegamento metalliche dipendono molto di più dall'involucro, dai rivestimenti, dalle guarnizioni e dal controllo ambientale per mantenere il loro livello di isolamento.

Ciò non significa che i trasformatori in secco non possano essere utilizzati in ambienti costieri. Il punto chiave è che un grado di protezione IP non deve essere trattato come una classe di protezione dalla corrosione, e la protezione dell'involucro non deve essere equiparata alla protezione del sistema di isolamento.

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Perché i trasformatori in secco sono più esposti a rischi per l'isolamento negli ambienti costieri?

Il pericolo maggiore della salsedine costiera non è semplicemente che corrode il metallo. È che il sale depositato sulle superfici isolanti forma un film conduttivo in condizioni di elevata umidità o condensazione, il quale aumenta la corrente di dispersione superficiale e, a sua volta, innesca fenomeni di strisciamento, scariche disruptive da inquinamento e scariche parziali.

Quando le superfici degli avvolgimenti, i supporti isolanti e i morsettieri di un trasformatore in secco rimangono a lungo in un tale ambiente, il rischio è più diretto rispetto a un'unità in olio.

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Perché aumentare il solo grado di protezione IP non è sufficiente?

Un grado di protezione IP descrive solo la capacità di un involucro di impedire l'ingresso di corpi solidi estranei e acqua, ad esempio la tenuta alla polvere, la resistenza ai getti d'acqua o agli spruzzi. Non valuta la corrosione da salsedine, la condensazione, l'invecchiamento da raggi UV, la durabilità del rivestimento, la linea di fuga, la protezione dalla corrosione dei morsetti o l'affidabilità della tenuta a lungo termine.

I problemi comuni includono i seguenti:

• Un grado IP elevato non significa protezione dalla salsedine. IP65 o IP56 possono bloccare i getti d'acqua, ma le particelle di salsedine possono comunque penetrare attraverso fessure, fori di sfiato, passacavi e guarnizioni invecchiate.
• Si forma condensa all'interno delle apparecchiature. Anche se non entra acqua nell'involucro, la differenza di temperatura tra il giorno e la notte può produrre condensa all'interno dell'alloggiamento e inumidire le superfici isolanti.
• Le guarnizioni invecchiano. Guarnizioni in gomma, sigillanti e giunti per cavi perdono gradualmente la loro capacità protettiva dopo una lunga esposizione alla salsedine e alle radiazioni UV.
• I morsetti e gli elementi di fissaggio rimangono punti deboli. Per quanto buona sia la protezione dell'involucro, morsetti, bulloni e barre di messa a terra privi di trattamento di protezione dalla corrosione si corroderanno comunque, surriscaldandosi e riducendo l'affidabilità dell'isolamento.
• Una sigillatura eccessiva dell'involucro può compromettere la dissipazione del calore. I trasformatori in secco si basano sul raffreddamento ad aria. Se l'involucro è sigillato in modo troppo ermetico senza un razionale percorso del flusso d'aria e misure di deumidificazione, il calore e l'umidità interni diventano ancora più difficili da scaricare.

Pertanto, nella selezione di un trasformatore in secco non è sufficiente specificare un grado di protezione dell'involucro IP54 o IP65. Un approccio più razionale consiste nel considerare il grado IP come un requisito di base e nell'aggiungere requisiti di protezione dalla salsedine, progettazione anti-condensa e linee di fuga dell'isolamento esterno.

Configurazione consigliata per trasformatori in secco in ambienti costieri

• Aggiornamento del materiale dell'involucro. Preferire l'acciaio inossidabile 304 o 316L, oppure lamiere d'acciaio con un rivestimento anticorrosione di alta qualità, e selezionare elementi di fissaggio in materiali resistenti alla salsedine.
• Struttura di tenuta rinforzata. Utilizzare guarnizioni resistenti agli agenti atmosferici per le giunzioni delle porte, i finestrini, i passacavi e le aperture di ventilazione, in modo che la salsedine non possa soffiare direttamente sugli avvolgimenti.
• Misure anti-condensa. Installare riscaldatori, controller di temperatura e umidità o ventilazione forzata per ridurre la condensa all'interno dell'involucro.
• Isolamento degli avvolgimenti più robusto. Utilizzare l'impregnazione sotto vuoto (VPI), la colata in resina epossidica o un sistema di isolamento di grado superiore resistente all'umidità per ridurre il rischio di micropori e assorbimento di umidità.
• Protezione dalla corrosione per morsetti e collegamenti. I morsetti ad alta e bassa tensione, le barre di messa a terra e i bulloni devono essere stagnati, argentati, in acciaio inossidabile o equivalentemente protetti contro la corrosione.
• Aumento della linea di fuga dell'isolamento esterno. Negli ambienti costieri con salsedine, verificare la specifica linea di fuga rispetto a una classe di inquinamento più elevata e, ove necessario, utilizzare parti isolanti composite in gomma siliconica o estendere il percorso di fuga.
• Verifica delle prestazioni alla salsedine e al calore umido. Richiedere al fornitore i rapporti di prova alla salsedine, al calore umido, alla condensazione e alle scariche parziali, piuttosto che il solo certificato del grado IP.

Anche i trasformatori in olio non sono del tutto esenti da rischi

Negli ambienti costieri, i trasformatori in olio possono comunque sviluppare i seguenti problemi:

• Ingresso di umidità causato dal cedimento delle saldature del serbatoio, delle guarnizioni o del respiratore;
• Corrosione dei boccoli, dei morsetti e dei radiatori;
• Assorbimento di umidità una volta che il gel di silice del respiratore diventa saturo;
• Aumento del contenuto di umidità nell'olio durante il funzionamento a lungo termine, che riduce la rigidità dielettrica.

Tuttavia, rispetto ai trasformatori in secco, l'isolamento principale di un trasformatore in olio è isolato dal serbatoio e dall'olio isolante. Finché i sistemi di tenuta e di respirazione sono affidabili, la salsedine esterna ha un effetto diretto relativamente scarso sull'isolamento principale. Questo è anche un motivo importante per cui i trasformatori in olio rimangono ampiamente utilizzati in ambienti costieri, all'aperto e fortemente inquinati.

Fornitore di trasformatori di potenza immersi in olio

Conclusioni sulla selezione

• Maggiore rischio di guasto dell'isolamento. Trasformatori a secco, in particolare quelli che si affidano solo a un involucro con grado di protezione IP più elevato e non dispongono di protezione contro la nebbia salina o design anti-condensa.
• Isolamento ambientale più efficace. Trasformatori immersi in olio, sebbene si debba prestare attenzione alla tenuta del serbatoio, ai respiratori, alle boccole e alla protezione dalla corrosione delle parti metalliche esterne.
• Un grado di protezione IP non può risolvere da solo la corrosione. È solo un indice di protezione dell'involucro contro la penetrazione e non può sostituire la protezione contro la nebbia salina, il design anti-condensa, la verifica delle linee di fuga dell'isolamento esterno e la convalida della corrosione dei materiali.