Conservatore d'Olio per Trasformatori: Tipi Struttura e Funzioni Spiegate

Introduzione al Conservatore dell'Olio del Trasformatore

Il conservatore dell'olio è un dispositivo di stoccaggio dell'olio cruciale per i trasformatori. Quando il carico del trasformatore aumenta e la temperatura dell'olio sale, l'olio isolante all'interno del serbatoio si espande per il calore, causando l'ingresso di olio in eccesso nel conservatore. Al contrario, quando la temperatura diminuisce, l'olio nel conservatore rientra nel serbatoio. Questo processo consente una regolazione automatica del livello dell'olio, permettendo al conservatore di svolgere sia la funzione di stoccaggio che di reintegro, assicurando che il serbatoio rimanga completamente riempito di olio.

Allo stesso tempo, il conservatore riduce l'area di contatto tra l'olio del trasformatore e l'aria. L'umidità, la polvere e le fanghiglia di olio ossidato assorbiti dall'aria si depositano nella trappola di sedimentazione in fondo al conservatore, rallentando significativamente la degradazione dell'olio del trasformatore.

Struttura del Conservatore dell'Olio

Il corpo del conservatore è un contenitore cilindrico realizzato con lastre d'acciaio saldate, con un volume approssimativo del 10% della capacità totale del serbatoio. È montato orizzontalmente in cima al serbatoio e collegato al serbatoio principale tramite un tubo attraverso un relè a gas, consentendo al livello dell'olio di salire e scendere liberamente con le variazioni di temperatura. In condizioni operative normali, il livello minimo dell'olio nel conservatore dovrebbe essere superiore al risalitore del bushing ad alta tensione; per i bushing con struttura connessa, il livello minimo dell'olio dovrebbe essere sopra la parte superiore del bushing. Un indicatore di livello dell'olio (o indicatore di livello) in vetro è installato sul lato del conservatore per monitorare in tempo reale le variazioni del livello dell'olio.

Tipi di Conservatori dell'Olio

Attualmente, esistono tre tipi principali di conservatori dell'olio dei trasformatori:

• Conservatore a capsula: Presenta una capsula in gomma all'interno che isola l'olio del trasformatore dall'atmosfera esterna, fornendo spazio per l'espansione e contrazione termica.

• Conservatore a diaframma: Utilizza un diaframma in gomma per separare l'olio dall'aria e fornisce il volume necessario per l'espansione e contrazione termica.

• Conservatore a campana ondulata: Utilizza un dispositivo di espansione a campana metallica per isolare l'olio dall'atmosfera e accogliere le variazioni del volume dell'olio. I conservatori a campana ondulata sono divisi in tipi a olio interno ed esterno, con il tipo a olio interno che offre prestazioni migliori ma dimensioni maggiori.

Metodi di Sigillatura dei Conservatori dell'Olio

• Conservatore aperto (non sigillato): L'olio del trasformatore è direttamente esposto all'aria esterna. Questa configurazione ha un sigillaggio povero, rendendo l'olio suscettibile all'umidità e all'ossidazione, con conseguente aumento del contenuto di umidità e gas, che influisce sulla sicura operatività del trasformatore. Questo tipo è stato in gran parte eliminato e si trova solo in alcuni trasformatori a bassa tensione e piccola capacità.

• Conservatore a capsula: Dotato di una capsula in gomma resistente all'olio all'interno del conservatore per isolare l'olio dall'aria. La capsula comunica con l'atmosfera attraverso un tubo respiratorio e un desiccante, espandendosi e contraendosi con le variazioni del livello dell'olio. Tuttavia, la capsula è soggetta all'invecchiamento e alla crepa, permettendo l'ingresso di umidità e aria nell'olio, portando alla degradazione dell'olio, alla riduzione delle prestazioni di isolamento e all'aumento della perdita dielettrica. È necessario sostituire regolarmente il gel di silice, e in casi gravi può essere necessario filtrare l'olio o effettuare manutenzioni con interruzione dell'energia. La sua applicazione sta gradualmente diminuendo.

• Conservatore a diaframma: Utilizza una struttura a diaframma composta da due strati di tessuto nylon con gomma cloroprenica al centro e rivestita di gomma nitrilica all'esterno. Tuttavia, richiede requisiti elevati per i processi di installazione e manutenzione, con problemi come fuoriuscite di olio e danni alle componenti in gomma che possono influire sulla sicurezza, affidabilità e pulizia operativa. Anche la sua utilizzazione sta gradualmente diminuendo.

• Conservatore sigillato a campana ondulata (olio interno): Utilizza un elemento elastico metallico come compensatore, una tecnologia matura ampiamente utilizzata nei sistemi di potenza per oltre 20 anni, estendendo la tecnologia degli espansori metallici a placca utilizzati nei trasformatori strumentali.

• Conservatore verticale a olio interno: Utilizza campane ondulate come contenitori di olio, con più campane collegate in parallelo e installate verticalmente su una base, aggiungendo una copertura esterna antipolvere, e compensando il volume dell'olio mediante il movimento verticale delle campane, con un aspetto prevalentemente rettangolare.

• Conservatore orizzontale a olio esterno: Utilizza una campana ondulata come vescica d'aria, posizionata orizzontalmente all'interno del cilindro del conservatore, con olio isolante riempito tra il lato esterno della campana e il cilindro, e l'interno della campana connesso all'aria esterna. Il compenso del volume dell'olio viene ottenuto mediante l'espansione e contrazione della campana, cambiando il volume interno del conservatore, con un aspetto cilindrico posizionato orizzontalmente.

Caratteristiche del Conservatore dell'Olio a Campana Ondulata Metallica

• La cavità centrale è dotata di un amortizzatore come dispositivo di protezione della pressione, che può mitigare l'impatto di un improvviso aumento della pressione interna dell'olio sul corpo del conservatore. Quando la pressione raggiunge il limite, il nucleo si rompe per rilasciare la pressione, proteggendo il corpo del trasformatore e migliorando l'affidabilità operativa, una caratteristica unica non presente in altri conservatori.

• Il nucleo è costituito da uno o più unità a campana ondulata, con una copertura protettiva esterna. L'esterno del nucleo è esposto all'atmosfera, facilitando un buon smaltimento del calore e la ventilazione, promuovendo la circolazione dell'olio, riducendo la temperatura interna dell'olio e migliorando l'affidabilità operativa.

• L'indicatore di livello dell'olio si muove sincronicamente con l'espansione e contrazione del nucleo, offrendo una sensibilità elevata. Le variazioni del livello dell'olio possono essere osservate direttamente attraverso un finestrino di osservazione sulla copertura protettiva, fornendo letture intuitive e affidabili. Un interruttore di limitazione per l'allarme del livello dell'olio è installato sulla copertura protettiva, soddisfacendo i requisiti per l'operatività senza sorveglianza.

• Nessun fenomeno di livello falso dell'olio: I conservatori tradizionali hanno difficoltà a espellere completamente l'aria, potenzialmente causando livelli falsi dell'olio. Questa configurazione, con il movimento sensibile del nucleo e una piastra di bilanciamento che crea una leggera pressione positiva, espelle efficacemente l'aria interna fino a raggiungere il livello desiderato dell'olio, eliminando i livelli falsi dell'olio.

• Gli espansori a campana ondulata metallici non sono adatti ai serbatoi di olio dei regolatori di tensione a carico: Il regolatore di tensione a carico, un componente chiave del trasformatore, regola frequentemente la tensione in base alle condizioni di carico durante l'operatività. Gli archi generati durante la regolazione portano alla decomposizione dell'olio e alla produzione di gas. Il volume limitato degli espansori a campana ondulata metallicamente sigillati ostacola il rilascio del gas, richiedendo frequenti venting sul campo. Pertanto, produttori e utenti non raccomandano l'uso di espansori a campana ondulata metallicamente sigillati per piccoli conservatori di regolatori di tensione a carico.