Degrado dell'isolamento dei trasformatori a secco: analisi delle cause profonde e soluzioni

Principali cause del degrado dell'isolamento

• Ingresso di umidità e condensa: la causa più comune. Il corpo degli avvolgimenti è esposto all'aria; quando l'umidità è elevata, il vapore acqueo condensa sulle superfici degli avvolgimenti, riducendo significativamente le prestazioni dell'isolamento. Ciò è particolarmente evidente nelle aree costiere meridionali e durante le stagioni delle piogge.
• Accumulo di polvere e contaminanti: i trasformatori a secco si basano sul raffreddamento ad aria con molteplici condotti di ventilazione. Dopo un funzionamento prolungato, polvere e particelle metalliche aderiscono alle superfici degli avvolgimenti. In combinazione con l'umidità, formano percorsi conduttivi, riducendo drasticamente la resistenza di isolamento.
• Invecchiamento termico: le alte temperature prolungate causano la fessurazione, la fragilizzazione e la carbonizzazione della resina epossidica e di altri materiali isolanti. Secondo la legge dell'invecchiamento termico dell'isolamento: per l'isolamento di Classe F, ogni aumento di temperatura di 6 °C dimezza la vita dell'isolamento; per la Classe A, ogni aumento di 8 °C ne dimezza la vita.
• Invecchiamento elettrico e scariche parziali: le microcavità nelle colate di resina sono soggette a scariche parziali, che erodono continuamente la struttura isolante, portando infine alla rottura dielettrica.
• Allentamento o ossidazione dei terminali: i bulloni allentati causano surriscaldamenti locali, carbonizzando l'isolamento circostante; l'ossidazione delle sbarre collettrici in rame aumenta la resistenza di contatto, generando alte temperature che danneggiano l'isolamento.
• Difetti di qualità di fabbricazione: purezza insufficiente dei materiali isolanti, vuoti o bolle nella colata di resina: questi creano rischi occulti per il futuro degrado dell'isolamento.
• Danni meccanici: collisioni e graffi durante il trasporto e l'installazione, o forze elettromagnetiche a lungo termine che causano l'abrasione dell'isolamento.
• Problemi di isolamento del nucleo: messa a terra multipunto del nucleo, degrado del rivestimento del nucleo, schede di isolamento del nucleo umide: tutti fattori che riducono la resistenza di isolamento complessiva.

Soluzioni e misure di trattamento

1. Trattamento di pulizia ed essiccazione

• Pulizia della superficie — Rimuovere polvere e contaminanti con un panno asciutto o un aspirapolvere; è severamente vietato il lavaggio con acqua.
• Umidità leggera — Essiccare gli avvolgimenti con lampade a incandescenza o a infrarossi (a circa 0,5 m dagli avvolgimenti), con ventilatori in funzione per la ventilazione, per diversi giorni consecutivi.
• Umidità moderata (resistenza di isolamento bassa ma non completamente compromessa) — Utilizzare il metodo di essiccazione a vuoto: lato alta tensione in circuito aperto, lato bassa tensione alimentato con tensione di rete a 380 V; essiccare fino a quando la resistenza di isolamento non recupera il valore qualificato prima di rimettere in servizio.
• Umidità grave — Utilizzare il metodo del cortocircuito: lato bassa tensione in cortocircuito, lato alta tensione alimentato con energia trifase non superiore alla tensione di impedenza; deve essere eseguito da personale qualificato.

2. Miglioramento dell'ambiente operativo

• Garantire una buona ventilazione della sottostazione; temperatura ambiente non superiore a 40 °C, umidità relativa non superiore all'85%.
• In ambienti umidi, installare deumidificatori o riscaldatori per prevenire la condensa.
• In ambienti polverosi, installare dispositivi di filtrazione ed eseguire pulizie regolari.

3. Rafforzamento del controllo della temperatura e della gestione del carico

• Garantire il normale funzionamento dei controllori di temperatura e dei ventilatori: i ventilatori si avviano a 100 °C, allarme a 130 °C, intervento delle protezioni a 150 °C.
• Evitare sovraccarichi a lungo termine; fattore di carico consigliato ≤ 85%.

4. Serraggio e ispezione

• Utilizzare regolarmente una chiave dinamometrica per serrare i bulloni dei morsetti; verificare la presenza di ossidazione, scolorimento o segni di bruciatura.
• Verificare l'affidabilità della messa a terra del nucleo; eliminare i guasti di messa a terra multipunto.

4. Collaudi periodici e prevenzione

• Utilizzare un megohmmetro da 2500 V per misurare la resistenza di isolamento degli avvolgimenti verso terra; calcolare il rapporto di assorbimento (R60/R15 ≥ 1.3).
• Disconnettere le barre di collegamento in rame trifase per testare ogni fase separatamente e identificare la fase con isolamento degradato.
• Laddove le condizioni lo consentano, eseguire prove di scarica parziale.
• Eseguire una manutenzione completa regolare (rimozione della polvere, serraggio, verifica del regolatore di temperatura, manutenzione delle ventole); prove regolari di resistenza in corrente continua e rapporto di trasformazione.