Quali sono le cause di isolamento basso sul lato a bassa tensione di un trasformatore a secco

Ciao a tutti, sono Felix e lavoro nella riparazione di guasti di apparecchiature elettriche da 15 anni.

In questi anni, ho viaggiato in fabbriche, stazioni di trasformazione e stanze di distribuzione in tutto il paese, risolvendo problemi e riparando ogni tipo di attrezzatura elettrica. I trasformatori a secco sono tra i dispositivi più comuni con cui abbiamo a che fare.

Oggi, un amico mi ha chiesto:

“Cosa significa quando il lato a bassa tensione di un trasformatore a secco ha una resistenza d'isolamento bassa?”

Ottima domanda — specialmente per il personale di manutenzione. Quindi, lo spiegherò in termini semplici, basandomi su casi reali con cui ho lavorato negli anni.

1. Cosa significa "isolamento basso sul lato a bassa tensione"?

Cominciamo con un rapido riepilogo:
Un trasformatore a secco è un trasformatore raffreddato ad aria, senza olio, isolato, comunemente utilizzato in edifici, centri commerciali, ospedali, data center — luoghi in cui la sicurezza antincendio è critica.

Il suo lato a bassa tensione solitamente fornisce 400V o 230V e alimenta direttamente i carichi.

Quando diciamo "isolamento basso sul lato a bassa tensione", significa che la resistenza d'isolamento tra l'avvolgimento a bassa tensione e terra (nucleo o involucro) è inferiore al normale — quindi le prestazioni dell'isolamento si sono degradate.

In termini semplici: ciò che era una barriera completamente non conduttiva ora permette il passaggio di piccole correnti di fuga. Questo può portare a interruzioni, archi elettrici o persino cortocircuiti!

2. Cause comuni (tutte da casi reali che ho risolto)

Dalla mia esperienza sul campo, le cause principali di isolamento basso sul lato a bassa tensione dei trasformatori a secco rientrano nelle seguenti categorie:

2.1 Umidità / Condensa

Questa è la causa più comune, specialmente in aree umide come il sud della Cina o le regioni costiere, o in trasformatori appena installati che non si sono asciugati completamente.

Esempio: L'anno scorso, ho controllato un nuovo trasformatore a secco in una fabbrica a Xiamen. L'isolamento sul lato a bassa tensione era solo poche decine di megaohm — ben al di sotto dello standard (dovrebbe essere ≥500MΩ). Quando abbiamo aperto l'armadio, c'era condensa all'interno! Si è scoperto che l'unità aveva assorbito umidità durante il trasporto e a causa dell'alta umidità.

Soluzioni:

• Controllare l'ingresso d'acqua;

• Utilizzare un fucile a calore o una lampada infrarossa per asciugarlo;

• Se necessario, inviarlo in fabbrica per l'essiccazione al vuoto;

• Installare un deumidificatore o un riscaldatore come prevenzione.

2.2 Accumulo di polvere o materiali estranei

I trasformatori a secco si raffreddano con l'aria, quindi hanno molte aperture — il che li rende suscettibili all'accumulo di polvere nel tempo.

La polvere può essere conduttiva — specialmente la polvere metallica o i particolari di sale — e quando combinata con l'umidità, può ridurre significativamente i livelli di isolamento.

Una volta ho visto depositi cristallini bianchi sui terminali a bassa tensione di un trasformatore in un impianto chimico. Era causato da gas corrosivi, e l'isolamento era chiaramente compromesso.

Soluzioni:

• Pulire regolarmente, specialmente intorno ai terminali e agli avvolgimenti;

• Installare filtri in ambienti polverosi;

• Usare pulitori isolanti specializzati — mai lavare con acqua;

• Controllare le aperture di ventilazione ostruite.

2.3 Invecchiamento degli avvolgimenti o danni da scariche parziali

Gli avvolgimenti nei trasformatori a secco sono solitamente racchiusi in resina epoxidica — duraturi, ma non indistruttibili.

L'operazione a lungo termine a temperature elevate, sovraccarichi o condizioni armoniche può causare la degradazione, la crepa o la carbonizzazione del strato isolante, portando a scariche parziali e infine a un isolamento ridotto.

Una volta, ho riparato un trasformatore a secco che era in servizio da 8 anni. Il suo isolamento a bassa tensione era sceso da 1000MΩ a solo 20MΩ. Durante l'ispezione, abbiamo trovato chiari segni di carbonizzazione sulla superficie dell'avvolgimento.

Soluzioni:

• Controllare i registri delle temperature operative per sovraccarichi a lungo termine;

• Misurare i livelli di scarica parziale (se possibile);

• Sostituire gli avvolgimenti danneggiati o l'intero unità;

• Migliorare la ventilazione, ridurre il carico e evitare sovraccarichi frequenti.

2.4 Connessioni dei terminali allentate o ossidate

Le connessioni dei terminali allentate possono causare riscaldamenti localizzati, che poi influenzano i materiali isolanti circostanti.

Ad esempio, una volta ho lavorato su un trasformatore a secco collegato a un sistema UPS. L'isolamento a bassa tensione è improvvisamente sceso sotto 100MΩ. L'ispezione ha rivelato un bullone di barra di rame allentato — l'area di contatto era bruciata e aveva addirittura fumato prima.

Soluzioni:

• Stringere regolarmente tutte le connessioni dei terminali;

• Usare una chiave dinamometrica secondo le specifiche;

• Controllare l'ossidazione, il cambiamento di colore o i segni di bruciatura;

• Lucidare o sostituire i terminali pesantemente ossidati.

2.5 Involucro o messa a terra povera

L'involucro e il nucleo di un trasformatore a secco devono essere correttamente messi a terra. Se la messa a terra è povera, può creare tensioni flottanti, portando a letture di isolamento errate.

Una volta, durante un controllo di commissione in un nuovo sito, ho trovato che l'isolamento a bassa tensione era solo qualche centinaio di chiloohm. Si è scoperto che il cavo di terra era stato tagliato dai lavoratori edili, causando il carico del nucleo — falsamente indicando un isolamento basso.

Soluzioni:

• Controllare i cavi di terra rotti o allentati;

• Testare la resistenza di terra (dovrebbe essere ≤4Ω);

• Assicurarsi che il nucleo sia ben collegato all'involucro;

• Evitare diagnosi errate a causa di problemi di messa a terra.

2.6 Errori di misurazione / metodi di test non corretti

A volte, il problema non è con l'attrezzatura stessa, ma con il modo in cui è stato condotto il test.

Esempi includono:

• Usare un megohmetro da 500V invece di uno da 2500V;

• Non disconnettere i cavi secondari o altri dispositivi connessi;

• Non scaricare prima del test, causando interferenze di carica residua;

• Terminare il test troppo presto prima che la lettura si stabilizzi.

Ho fatto questo errore prima — ho quasi condannato un trasformatore perfettamente buono.

Soluzioni:

• Usare il megohmetro corretto (2500V per i trasformatori a secco);

• Disconnettere tutti i cavi esterni;

• Scaricare per almeno 1 minuto prima del test;

• Registrare i valori R15 e R60, calcolare il rapporto di assorbimento (R60/R15 ≥ 1.3);

• Considerare i test di perdite dielettriche per ulteriori conferme.

3. Come effettuare il test e la diagnosi
Ecco il processo passo-passo che uso per la diagnosi:

4. Suggerimenti per la riparazione e misure preventive

Suggerimenti per la riparazione:

• Se il problema è l'umidità, l'essiccazione potrebbe ripristinare l'isolamento;

• Se la causa è la polvere o i detriti, la pulizia spesso ripristina le prestazioni;

• Se gli avvolgimenti sono invecchiati o danneggiati, inviare per la riparazione in fabbrica o la sostituzione;

• Se il problema sono le connessioni dei terminali, stringerle o sostituirle;

• Tutte le operazioni devono essere eseguite con il potere spento, applicando il lockout-tagout!

Misure preventive:

• Ispezioni regolari (trimestrali), utilizzando la termografia infrarossa per rilevare i punti caldi;

• Pulizia periodica (annuale), prestando attenzione agli angoli nascosti;

• Installare sistemi di deumidificazione (specialmente in aree umide);

• Monitorare il carico per evitare sovraccarichi a lungo termine;

• Considerare i sistemi di monitoraggio online (per utenti di alto livello);

• Tenere registri dettagliati dell'attrezzatura e tracciare i cambiamenti nel tempo.

5. Considerazioni finali

Un'isolamento resistivo basso sul lato a bassa tensione di un trasformatore a secco può sembrare tecnico, ma in molti casi, può essere identificato e risolto utilizzando strumenti e procedure di base.

Come qualcuno che lavora nella riparazione di apparecchiature elettriche da 15 anni, voglio sottolineare:

“L'isolamento non fallisce improvvisamente — si deteriora lentamente nel tempo.”

Con controlli regolari e manutenzioni tempestive, la maggior parte dei problemi può essere individuata in anticipo e prevenuta dal diventare grave.

Se stai affrontando un problema simile sul posto e non sei sicuro di come procedere, sentiti libero di contattarmi — possiamo lavorare insieme e trovare la migliore soluzione.

Ricorda questo messaggio chiave:

“La prevenzione è meglio della cura — individualo in anticipo, sistemalo in anticipo.”

Stai al sicuro, tieni le luci accese!

— Felix