I trasformatori di messa a terra immersi in olio sono utilizzati nei sistemi di distribuzione in media e alta tensione per fornire un punto neutro, limitare la corrente di guasto a terra monofase e supportare la protezione del sistema.
In servizio, un'analisi anomala dei gas disciolti (DGA), l'intervento del relè Buchholz e un eccessivo aumento di temperatura sono spesso correlati. Tali fenomeni devono essere valutati congiuntamente alle condizioni operative, alla composizione del gas, al tasso di generazione del gas, alla temperatura dell'olio e ai test elettrici.
1. DGA anomala: interpretare la composizione e il tasso di generazione dei gas
| Profilo dei gas |
Possibile tipo di guasto |
Cause tipiche |
| H₂ dominante, piccola quantità di CH₄ |
Scariche parziali, umidità o bolle |
Isolamento umido, bolle d'olio, difetti dei boccoli |
| CH₄, C₂H₆, C₂H₄ in aumento, C₂H₂ basso |
Guasto termico |
Guasto del nucleo, corrente di circolazione, contatto difettoso |
| C₂H₂ in aumento con H₂ e C₂H₄ |
Scarica o surriscaldamento grave |
Guasto dell'avvolgimento, connessione difettosa, guasto del commutatore sotto carico |
| CO e CO₂ in continuo aumento |
Invecchiamento o surriscaldamento dell'isolamento solido |
Degradazione dell'isolamento in carta che coinvolge la cellulosa |
| Rapido aumento degli idrocarburi totali |
Guasto attivo |
Sviluppo del guasto che richiede un attento monitoraggio |
Per i trasformatori di terra, i guasti al nucleo, come la messa a terra involontaria del nucleo, possono causare correnti di circolazione e surriscaldamento a temperature medio-alte. Ciò si manifesta tipicamente con un aumento di etilene ed etano, con idrocarburi totali superiori al valore di attenzione e acetilene scarso o assente. Un rapido aumento dell'acetilene può indicare una condizione a rischio più elevato, come un guasto all'avvolgimento, una connessione dei terminali difettosa o un guasto ai contatti del commutatore sotto carico.
Un singolo risultato dell'analisi dei gas disciolti non deve essere utilizzato per la diagnosi finale. È necessario considerare congiuntamente l'andamento, il tasso di generazione del gas, le condizioni di carico, la temperatura dell'olio, la corrente di terra del nucleo e i risultati delle prove elettriche.
2. Funzionamento del relè di Buchholz: condizioni di allarme e intervento
Il relè di Buchholz è installato tra il serbatoio principale e il conservatore. Risponde all'accumulo di gas e alle perturbazioni del flusso dell'olio all'interno del trasformatore.
- Allarme gas leggero indica solitamente un accumulo lento di gas. Le possibili cause includono piccoli guasti interni, ingresso di aria durante il riempimento o il filtraggio dell'olio, livello dell'olio basso, gas residuo dopo la manutenzione o problemi al circuito secondario. Il gas deve essere raccolto e verificato per la combustibilità. Se il gas è non combustibile e non vengono riscontrate altre anomalie, potrebbe trattarsi di aria. Se il gas è combustibile o l'allarme si ripresenta, è necessario indagare su un eventuale guasto interno.
- Intervento per gas pesante indica solitamente un grave guasto interno o un forte impatto del flusso dell'olio. Le cause tipiche includono cortocircuito dell'avvolgimento, cedimento dell'isolamento, grave surriscaldamento del nucleo, guasto del commutatore sotto carico, grave perdita di olio o impatto di cortocircuito esterno. Dopo un intervento per gas pesante, il trasformatore non deve essere rimesso in tensione senza un'indagine preventiva. È necessario prelevare campioni di olio e gas per l'analisi dei gas disciolti ed effettuare le opportune prove elettriche.
Schema strutturale e del flusso olio-gas del relè di Buchholz tra il serbatoio principale e il conservatore
3. Eccessivo aumento di temperatura: verificare il carico, il raffreddamento e le condizioni interne
L'aumento di temperatura deve essere valutato rispetto alla temperatura ambiente di riferimento, ai dati di targa, alle specifiche tecniche e allo standard IEC applicabile. Nella pratica IEC, la temperatura ambiente di riferimento è comunemente fissata a 40 °C, ma il limite finale dipende dallo standard del prodotto e dalle specifiche del progetto.
- Fattori di carico e di sistema
Il sovraccarico prolungato aumenta le perdite nel rame. Anche un carico sbilanciato, le armoniche e una sovratensione prolungata possono aumentare le perdite aggiuntive e innalzare la temperatura dell'olio e degli avvolgimenti.
- Condizioni di raffreddamento e dell'olio
Radiatori ostruiti, ventole o pompe guaste, valvole chiuse, scarsa ventilazione, basso livello dell'olio, invecchiamento dell'olio o umidità possono tutti ridurre la dissipazione del calore.
- Guasti interni
Se le condizioni di carico e di raffreddamento sono normali ma la temperatura rimane elevata, le possibili cause interne includono correnti parassite nel nucleo, guasti agli avvolgimenti, contatti scadenti del commutatore sotto carico, giunzioni dei conduttori allentati, ostruzione dei condotti dell'olio o surriscaldamento localizzato.L'aumento di temperatura è spesso associato ai segnali DGA e Buchholz. Ad esempio, le correnti parassite nel nucleo possono causare un aumento dell'etilene e un surriscaldamento localizzato. Un guasto all'avvolgimento può causare un aumento dell'acetilene, l'intervento del relè Buchholz e un rapido aumento della temperatura.
4. Controlli sul campo raccomandati
- Verificare il carico, la tensione, la temperatura ambiente e lo stato del sistema di raffreddamento.
- Controllare il livello dell'olio, il conservatore, il respiratore, le valvole e la tenuta del serbatoio.
- Prelevare campioni di gas e olio quando si verifica un allarme Buchholz o un'anomalia DGA.
- Misurare la corrente di terra del nucleo per verificare la presenza di una messa a terra indesiderata del nucleo.
- Eseguire, se necessario, prove elettriche come la resistenza degli avvolgimenti, la resistenza di isolamento, il tan δ e le prove di rapporto.
- Utilizzare la termografia a infrarossi per controllare i collegamenti dei boccoli, i conduttori e la distribuzione della temperatura dei radiatori.
- Se la temperatura aumenta rapidamente, si verifica l'intervento per gas pesante o l'acetilene aumenta in modo significativo, organizzare tempestivamente un'ispezione durante il fuori servizio.
5. Guida alla manutenzione
I trasformatori di terra in olio devono essere monitorati tramite l'andamento del DGA, i segnali Buchholz, i registri di temperatura e le prove elettriche periodiche. Si raccomanda di mantenere lo storico del DGA, controllare regolarmente la corrente di terra del nucleo, mantenere i sistemi di raffreddamento e i respiratori in buone condizioni e rilasciare il gas intrappolato dopo il riempimento dell'olio o la manutenzione.
Questo articolo fornisce indicazioni tecniche generali e non sostituisce gli standard IEC applicabili, le istruzioni del produttore o il giudizio ingegneristico specifico del sito.
Standard di riferimento
- IEC 60599:2022, Oli minerali isolanti nelle apparecchiature elettriche – Guida all'interpretazione dell'analisi dei gas disciolti e liberi
- IEC 60076-6:2007, Trasformatori di potenza – Parte 6: Reattori
- IEC 60076-22-1:2019, Trasformatori di potenza – Parte 22-1: Accessori per trasformatori di potenza e reattori – Dispositivi di protezione
- IEC 60076-2:2011, Trasformatori di potenza – Parte 2: Aumento di temperatura per trasformatori immersi in liquido
A cura di：Echo
Accesso
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