7 passos clau per assegurar una instal·lació segura i fiable de grans transformadors d'alta potència

1. Manteniment i restabliment de les condicions d'aislament de fàbrica

Quan un transformador es sotmet a proves d'acceptació a fàbrica, la seva condició d'aislament està en el seu millor estat. Després, la condició d'aislament tendeix a deteriorar-se, i la fase d'instal·lació pot ser un període crític per a una degradació súbita. En casos extrems, la resistència dielèctrica pot disminuir fins al punt de fallada, provocant la cremada de les bobines immediatament després de l'energització. En circumstàncies normals, una mala qualitat d'instal·lació deixa darrere diferents graus de defectes latents. Per tant, mantenir i restablir la condició d'aislament al seu estat original de fàbrica hauria de ser l'objectiu principal del procés d'instal·lació. La diferència entre la condició d'aislament després de l'instal·lació i la de fàbrica serveix com a referència clau per avaluar la qualitat del treball d'instal·lació.

Per mantenir i restablir la integritat de l'aislament, és essencial prevenir la contaminació i mantenir la neteja. Els contaminants es poden classificar en tres tipus: impuretes sòlides, impuretes líquides i impuretes gasoses.

• Impuretes sòlides: Totes les components a instal·lar han de netejar-se exhaustivament. La neteja ha de continuar fins que es passi un drap blanc sense pelussos, sense mostrar cap canvi de color ni partícules visibles.

• Impuretes líquides i gasoses (principalment humitat): El mètode més efectiu és el tractament al vaç, que consta de dos procediments principals:

(1) Secatge al vaç i degassificació:

• Després de la instal·lació de tots els accessoris, instal·la una placa de tancament a la flange del costat del relé de gas de la cuixa. Obre totes les vàniques que connecten els accessoris amb el cos principal, de manera que totes les components (inclosos els refrigeradors), excepte el conservador i el relé de gas, es vacien juntes amb la cuixa principal.

• Instal·la una vànica de vaç o una vànica de parada estàndard a l'entrada d'oli a la part superior de la cuixa.

• Abans de vaciar la cuixa, realitza una prova de vaç només en la tuberia per verificar el nivell de vaç realitzable pel sistema de vaç. Si el vaç supera els 10 Pa, busca fugues en la tuberia o revisa la bomba de vaç.

• Monitoritza la cuixa continuament per detectar fugues durant el vaç.

• Quan la bomba de vaç arriba al màxim vaç possible (no superior a 133,3 Pa), mantén la bomba funcionant per mantenir aquest nivell de vaç. La bomba de vaç hauria de funcionar de manera contínua durant no menys de 24 hores.

(2) Ompliment d'oli al vaç:

• Continua operant la bomba de vaç durant l'ompliment d'oli. Mantingues totes les vàniques obertes com durant el vaç, de manera que totes les components i accessoris s'omplin simultàniament amb la cuixa principal.

• Utilitza un purificador d'oli al vaç. L'oli s'ha d'injectar a través de la vànica d'entrada d'oli inferior de la cuixa, permetent que l'oli flueixi des de fora cap a dins de les bobines, minimitzant la tensió sobre les barrières.

• Quan el nivell d'oli estigui aproximadament 200-300 mm per sota de la coberta de la cuixa, tanca la vànica de vaç i atura el vaç, però continua omplint d'oli amb el purificador d'oli al vaç.

• Per als transformadors sense rellotges de canvi de càrrega (OLTC), l'ompliment pot continuar fins que el nivell d'oli s'acosti a la placa de tancament del relé de gas abans d'aturar el purificador d'oli.

• Per als transformadors equipats amb OLTC, atura el purificador d'oli tan aviat com el cilindre aïllant del commutador selector s'hagi omplert, per permetre la desconnexió del commutador de la cuixa.

• En tots els casos, omple la cuixa tan completament com sigui possible per minimitzar el volum d'aire residual. Quan es treu el vaç i es completa l'oli, només entra una petita quantitat d'aire a l'espai superior. Aquest aire serà expulsat al conservador i no afectarà adversament l'aislament del nucli.

Cal enfatitzar que la clau resideix en un correcte ompliment d'oli al vaç; no s'ha de depenir excessivament de la circulació d'oli calent posterior. Durant la circulació d'oli calent, només es pot eliminar l'humitat que ha migrat de l'aislament de paper a l'oli mitjançant el purificador d'oli al vaç. No obstant això, l'humitat ja absorbida pel paper és difícil de tornar a l'oli, i l'equilibri entre l'humitat de l'oli i el paper és molt lent.

2. Problemes de fuga d'oli

La fuga d'oli és un problema comú i destacat en els transformadors. Les causes són diverses, amb els defects de disseny i fabricació sent factors significatius (per exemple, disseny de sellat inadequat, maquinat deficient o qualitat de soldadura insuficient). Els errors d'instal·lació in situ i la feblesa en la feina també contribueixen significativament (per exemple, neteja insuficient de les superfícies de flange, presència d'oli, òxid, salpicadures de soldadura; joints antigus amb pèrdua d'elasticitat; superfícies de flange mal ajustades no corregides).

Resoldre les fugues d'oli requereix un treball meticulós:

• Abans de l'instal·lació, realitza proves de sellat a pressió en els refrigeradors, conservadors, elevadors i purificadors d'oli, i repara qualsevol part que fuguï.

• Inspecciona i prepara detingudament totes les superfícies de sellat de flange. Qualsevol desalineació durant la elevació s'ha de corregir abans de l'instal·lació; en casos greus, s'ha de gestionar conjuntament amb el fabricant.

• Després de l'instal·lació, realitza una prova general de sellat: aplica una pressió no superior a 0,03 MPa a la coberta de la cuixa durant 24 hores, sense permetre fugues d'oli.

3. Prova de descàrrega parcial

Una prova de descàrrega parcial (DP) fa referència a una prova de suport de tensió induïda amb capacitat de mesura de DP. Segons la norma GB 50150-91:

• Es recomana realitzar proves de descàrrega parcial per a transformadors de 500 kV.

• Per a transformadors de 220 kV i 330 kV, es recomana realitzar proves de DP si hi ha disponibilitat d'equips de prova.

Encara que la tensió de prova per a les proves de DP és inferior a la de les proves de tensió induïda estàndard, la durada es prolonga més de 60 vegades. Combinat amb instruments sensibles que monitoritzen el desenvolupament de les descàrregues internes, el potencial destructiu és controlable. Així, les proves de DP combinen característiques de proves no destructives i destructives, detectant eficientment els defects d'aislament. Com a resultat, han guanyat popularitat ràpidament. La majoria dels propietaris de projectes ara realitzen proves de DP en transformadors nou instal·lats o revisats, assolint beneficis significatius—detecció precoç de defectes d'instal·lació, identificació de rendiment de DP inestable a fàbrica, i assegurant una energització inicial exitosa.

4. Prova de tancament impulsional a tensió nominal

La prova de tancament impulsional a tensió nominal té com a objectiu principal verificar si la corrent de magnetització generada durant l'energització farà activar la protecció diferencial del transformador. No està dissenyada per provar la resistència d'aislament del transformador.

De fet, durant la prova de tancament impulsional, a més de la monitorització de la protecció de relés, no hi ha instruments per detectar possibles sobretensions, i no es registren dades mesurables. Per tant, des del punt de vista de l'avaluació de l'aislament, la prova no té valor concluent i és essencialment sense significat.

No obstant això, s'han produït fallades d'aislament en transformadors durant les proves de tancament impulsional—normalment a causa de defects preexistents greus que es fan evidents immediatament després de l'energització. A la inversa, hi ha nombrosos casos on els transformadors han passat cinc tancaments impulsionals sense problemes, però han fallat (cremat) en minuts a dies després de la posada en marxa.

5. Avaluació de la condició d'aislament

L'avaluació de la condició d'aislament inclou la mesura de la resistència d'aislament, la raó d'absorció, l'índex de polarització, la corrent de fuga en corrent contínu i la tangent de la pèrdua dielèctrica (tan δ).

Després de l'instal·lació, la condició d'aislament del transformador pot haver esdevingut més deteriorada en diferents graus en comparació amb les condicions de fàbrica, i els mètodes de mesura entre el lloc i la fàbrica poden diferir. Per tant, quan es comparen els resultats de les proves de posada en marxa amb les dades de fàbrica, s'ha de realitzar una anàlisi integral per fer judicis precisos. Aquests resultats també haurien de servir com a base per a futures proves preventives.

És particularment important notar: quan la resistència d'aislament és molt alta, la raó d'absorció pot disminuir. En aquests casos, una raó d'absorció inferior a 1,3 no hauria de atribuir-se automàticament a l'humitat en l'aislament.

6. Enteniment i funció del respirador

Si la bossa del conservador és anàloga al pulmó, llavors el respirador actua com el nas. Quan la càrrega o la temperatura ambiental augmenten, causant que l'oli a la cuixa s'expandeixi, la bossa "exhala" a través del respirador per evitar una pressió excessiva. A la inversa, "inhala" per evitar la formació de vaç a la cuixa. Si el respirador queda bloquejat, les conseqüències menors inclouen indicacions falses del nivell d'oli; en casos greus, podria desencadenar l'operació del relé de gas o el dispositiu de llançament de pressió, conduint a accidents.

El bloqueig del respirador pot ocorrer no només si es oblida treure el segell de transport, sinó també durant l'operació a causa de:

• Absorció d'humitat i degradació del dessecant (gel de sílica que canvía de color)

• Acumulació de pols a la tassa d'oli

Per tant, són essencials dues tasques de manteniment:

• Assegurar que el gel de sílica del respirador tingui capacitat suficient per absorir humitat i prevenir la saturació. Reemplaça o regenera el gel de sílica quan 1/5 d'aquest hagi canviat de color.

• Neteja regularment la tassa d'oli, refil-la amb oli net i mantingues el nivell d'oli per sobre de la barra d'aire per assegurar que l'aire entrant pasi a través d'un bany d'oli, filtrant les partícules de pols.