7 passaggi chiave per garantire un'installazione sicura e affidabile dei grandi trasformatori di potenza
1. Mantenimento e recupero delle condizioni di isolamento di fabbrica
Quando un trasformatore viene sottoposto ai test di accettazione in fabbrica, le sue condizioni di isolamento sono al loro stato ottimale. In seguito, le condizioni di isolamento tendono a deteriorarsi e la fase di installazione può essere un periodo critico per una degradazione improvvisa. Nei casi estremi, la resistenza dielettrica può scendere al punto da causare un guasto, portando all'incenerimento della bobina non appena il trasformatore viene alimentato. Nelle circostanze normali, una qualità di installazione scarsa lascia dietro di sé vari gradi di difetti latenti. Pertanto, mantenere e ripristinare le condizioni di isolamento allo stato originario di fabbrica dovrebbe essere l'obiettivo principale del processo di installazione. La differenza tra le condizioni di isolamento dopo l'installazione e quelle in fabbrica serve come benchmark chiave per valutare la qualità del lavoro di installazione.
Per mantenere e ripristinare l'integrità dell'isolamento, è essenziale prevenire la contaminazione e mantenere la pulizia. I contaminanti possono essere classificati in tre tipi: impurità solide, impurità liquide e impurità gassose.
Impurità solide: Tutti i componenti da installare devono essere puliti accuratamente. La pulizia deve continuare fino a quando, con un panno bianco privo di pelucchi, non si riscontrano colorazioni o particelle visibili.
Impurità liquide e gassose (principalmente umidità): Il metodo più efficace è il trattamento al vuoto, che consiste in due procedure principali:
(1) Essiccazione e degassatura al vuoto:
Dopo l'installazione di tutti gli accessori, installare una placca cieca sulla flangia sul lato del relè a gas del serbatoio. Aprire tutte le valvole che collegano gli accessori al corpo principale in modo che tutti i componenti (compresi i raffreddatori), eccetto il serbatoio di conservazione e il relè a gas, vengano evacuati insieme al serbatoio principale.
Installare una valvola al vuoto o una valvola d'arresto standard sull'ingresso dell'olio in cima al serbatoio.
Prima di evacuare il serbatoio, eseguire un test al vuoto solo sulle tubature per verificare il livello di vuoto effettivo raggiungibile dal sistema di vuoto. Se il vuoto supera 10 Pa, controllare eventuali perdite nelle tubature o servire la pompa al vuoto.
Monitorare costantemente il serbatoio per eventuali perdite durante l'evacuazione.
Una volta che la pompa al vuoto raggiunge il massimo vuoto possibile (non superiore a 133,3 Pa), mantenerla in funzione per mantenere questo livello di vuoto. La pompa al vuoto dovrebbe operare ininterrottamente per non meno di 24 ore.
(2) Riempimento al vuoto:
Continuare a far funzionare la pompa al vuoto durante il riempimento. Mantenere tutte le valvole aperte come durante l'evacuazione in modo che tutti i componenti e gli accessori vengano riempiti contemporaneamente con il serbatoio principale.
Utilizzare un purificatore d'olio al vuoto. L'olio dovrebbe essere iniettato attraverso la valvola d'ingresso dell'olio in fondo al serbatoio, permettendo all'olio di fluire dall'esterno verso l'interno delle avvolgimenti, minimizzando lo stress sui barriere.
Quando il livello dell'olio è approssimativamente 200-300 mm sotto il coperchio del serbatoio, chiudere la valvola al vuoto e interrompere l'evacuazione, ma continuare il riempimento con il purificatore d'olio al vuoto.
Per i trasformatori senza commutatori a carico (OLTC), il riempimento può continuare fino a quando il livello dell'olio si avvicina alla placca cieca del relè a gas prima di interrompere il purificatore d'olio.
Per i trasformatori dotati di OLTC, interrompere il purificatore d'olio non appena il cilindro isolante dello switch selettore è riempito, per permettere la disconnessione dello switch dal serbatoio.
In tutti i casi, riempire il serbatoio il più completamente possibile per minimizzare il volume d'aria residuo. Quando si interrompe il vuoto e si completa il riempimento, solo una piccola quantità d'aria entra nello spazio superiore. Questa aria sarà espulsa nel serbatoio di conservazione e non avrà effetti negativi sull'isolamento del nucleo.
È importante sottolineare che la chiave sta nel corretto riempimento al vuoto; non si dovrebbe fare affidamento eccessivo sulla circolazione dell'olio caldo successiva. Durante la circolazione dell'olio caldo, solo l'umidità che è migrata dall'isolamento di carta nell'olio può essere rimossa dal purificatore d'olio al vuoto. Tuttavia, l'umidità già assorbita nella carta è difficile da rilasciare nuovamente nell'olio, e l'equilibrio tra l'umidità dell'olio e della carta è molto lento.
2. Problemi di perdita d'olio
La perdita d'olio è un problema comune e prominente nei trasformatori. Le cause sono numerose, con difetti di progettazione e fabbricazione che rappresentano fattori significativi (ad esempio, design di sigillatura improprio, lavorazione scarsa o qualità di saldatura insufficiente). Errori di installazione in loco e mancanza di cura nel lavoro contribuiscono significativamente (ad esempio, pulizia inadeguata delle superfici delle flange, presenza di olio, ruggine, schizzi di saldatura; guarnizioni invecchiate con perdita di elasticità; superfici di flange non corrette).
Affrontare la perdita d'olio richiede un lavoro meticoloso:
Prima dell'installazione, eseguire prove di sigillatura a pressione su raffreddatori, serbatoi di conservazione, risalitori e purificatori d'olio, e riparare tempestivamente qualsiasi parte che perda olio.
Esaminare e preparare attentamente tutte le superfici di sigillatura delle flange. Qualsiasi malallineamento durante il sollevamento deve essere corretto prima dell'installazione; nei casi gravi, dovrebbe essere affrontato congiuntamente con il produttore.
Dopo l'installazione, eseguire una prova di sigillatura generale: applicare una pressione non superiore a 0,03 MPa sul coperchio del serbatoio per 24 ore, senza consentire perdite d'olio.
3. Prova di scarica parziale
Una prova di scarica parziale (PD) si riferisce a un test di resistenza a tensione indotta con capacità di misurazione della PD. Secondo GB 50150-91:
Le prove di scarica parziale sono raccomandate per i trasformatori a 500 kV.
Per i trasformatori a 220 kV e 330 kV, le prove di PD sono raccomandate se è disponibile l'attrezzatura di test.
Anche se la tensione di prova per le prove di PD è inferiore a quella dei test di tensione indotta standard, la durata è estesa oltre 60 volte. Combinato con strumenti sensibili che monitorano lo sviluppo delle scariche interne, il potenziale distruttivo è controllabile. Quindi, le prove di PD combinano caratteristiche sia di test non distruttivi che distruttivi, rilevando efficacemente difetti di isolamento. Di conseguenza, hanno acquisito rapidamente popolarità. Ora, la maggior parte dei proprietari di progetti esegue prove di PD su trasformatori nuovi o revisionati, ottenendo benefici significativi - rilevazione precoce di difetti di installazione, identificazione di prestazioni instabili di PD in fabbrica e assicurazione di un'energizzazione iniziale riuscita.
4. Prova di chiusura impulsiva a tensione nominale
La prova di chiusura impulsiva a tensione nominale è principalmente intesa a verificare se la corrente di innesco magnetico generata durante l'energizzazione causerà l'operazione della protezione differenziale del trasformatore. Non è progettata per testare la resistenza dielettrica del trasformatore.
Infatti, durante la prova di chiusura impulsiva, a parte il monitoraggio della protezione relè, non ci sono strumenti per rilevare possibili sovratensioni e non vengono registrati dati misurabili. Pertanto, dal punto di vista della valutazione dell'isolamento, il test manca di valore conclusivo ed è essenzialmente privo di significato.
Tuttavia, si sono verificati guasti di isolamento nei trasformatori durante le prove di chiusura impulsiva - solitamente a causa di difetti preesistenti gravi che diventano evidenti immediatamente all'energizzazione. Al contrario, ci sono numerosi casi in cui i trasformatori hanno superato cinque chiusure impulsive senza problemi, ma hanno fallito (bruciato) entro pochi minuti o giorni dopo la messa in servizio.
5. Valutazione delle condizioni di isolamento
La valutazione delle condizioni di isolamento include la misurazione della resistenza di isolamento, del rapporto di assorbimento, dell'indice di polarizzazione, della corrente di fuga continua e della tangente del fattore di perdita dielettrica (tan δ).
Dopo l'installazione, le condizioni di isolamento del trasformatore possono essere peggiorate in varie misure rispetto alle condizioni di fabbrica, e i metodi di misurazione in sito e in fabbrica possono differire. Pertanto, quando si confrontano i risultati dei test di messa in servizio con i dati di fabbrica, è necessaria un'analisi complessiva per formulare giudizi accurati. Questi risultati dovrebbero anche servire come base per i futuri test preventivi.
È particolarmente importante notare: quando la resistenza di isolamento è molto alta, il rapporto di assorbimento può diminuire. In tali casi, un rapporto di assorbimento inferiore a 1,3 non dovrebbe essere automaticamente attribuito all'umidità nell'isolamento.
6. Comprensione e funzione del respiratore
Se la vescica nel serbatoio di conservazione è analoga ai polmoni, il respiratore agisce come il naso. Quando il carico o la temperatura ambiente aumentano, causando l'espansione dell'olio nel serbatoio, la vescica "espira" attraverso il respiratore per prevenire una pressione eccessiva. Viceversa, "inspira" per prevenire la formazione di vuoto nel serbatoio. Se il respiratore si ostruisce, le conseguenze minori includono indicazioni errate del livello d'olio; nei casi gravi, può attivare il relè a gas o il dispositivo di rilascio di pressione, causando incidenti.
L'ostruzione del respiratore può verificarsi non solo se il sigillo di spedizione viene dimenticato di essere rimosso, ma anche durante l'operazione a causa di:
Assorbimento di umidità e degradazione del desiccante (gel di silice a cambiamento di colore)
Accumulo di polvere nella coppa d'olio
Pertanto, due attività di manutenzione sono essenziali:
Assicurarsi che il gel di silice nel respiratore abbia una capacità sufficiente di assorbimento dell'umidità e prevenire la saturazione. Sostituire o rigenerare il gel di silice quando 1/5 di esso ha cambiato colore.
Pulire regolarmente la coppa d'olio, riempirla con olio pulito e mantenere il livello d'olio sopra la barriera d'aria per assicurare che l'aria entrante passi attraverso un bagno d'olio, filtrando le particelle di polvere.
