Alta umidità/Alta inquinamento Soluzione di miglioramento della affidabilità di AIS? CT per condizioni difficili

Contesto applicativo
Le sottostazioni in aree costiere, parchi industriali chimici e regioni ad alta foschia salina sono caratterizzate da ambienti estremi con umidità dell'aria persistente (UR > 85%) e alte concentrazioni di sale e inquinanti industriali. Tali condizioni rappresentano sfide significative per i trasformatori di corrente (CT) all'interno degli apparati a isolamento in aria (AIS):

Deterioramento dell'isolamento: L'umidità e gli inquinanti (sale, polvere, aerosol chimici) che si aderiscono e si dissolvono sulle superfici di isolamento formano strati conduttivi, riducendo significativamente la resistenza superficiale e inducendo guasti superficiali (guasto da inquinamento).
Condensazione interna: Durante le fluttuazioni di temperatura, l'umidità all'interno del compartimento può facilmente raggiungere la saturazione, formando gocce d'acqua che minacciano direttamente la affidabilità a lungo termine delle connessioni elettriche interne e dei materiali isolanti.
Corrosione dei componenti metallici: Agenti corrosivi come ioni cloruro e biossido di zolfo accelerano la ruggine delle custodie metalliche e dei connettori, portando a una riduzione dell'integrità strutturale, della conducibilità elettrica e addirittura al rischio di rottura.

I CT AIS convenzionali presentano tassi di guasto significativamente più elevati in tali ambienti, riducendo la durata della vita dell'equipaggiamento e mettendo a rischio l'operazione sicura e stabile della rete elettrica. Questa soluzione mira specificamente a queste problematiche con misure di miglioramento della affidabilità.

Soluzioni chiave

1. Tecnologia di isolamento composto idrofobico

Tecnologia chiave: Rivestimento delle superfici degli isolatori esterni dei CT e dei componenti di isolamento critici con materiale di etilene propilene fluorato (FEP).
Caratteristiche principali:

Eccellente idrofobia: Angolo di contatto statico **>110°**. L'acqua forma gocce distinte sulla superficie, prevenendo la diffusione e resistendo efficacemente all'umidificazione e alla penetrazione.
Anti-inquinamento persistente: Anche in condizioni di inquinamento severo (ad esempio, ambiente simulato di foschia salina), il rivestimento mantiene eccellenti proprietà di migrazione idrofobica, impedendo agli inquinanti di formare un film d'acqua conduttivo continuo.
Alta resistenza volumetrica/superficiale: Dopo un rigoroso test di nebbia salina di 480 ore (ASTM B117 o equivalente), la resistività superficiale rimane superiore a 10¹² Ω, superando di gran lunga i materiali isolanti convenzionali in resina epoxidica o porcellana, migliorando drasticamente la resistenza al guasto da inquinamento.

Vantaggio: Riduce significativamente il rischio di guasto da inquinamento, garantendo la stabilità a lungo termine dell'isolamento in ambienti ad alta umidità e alto inquinamento.

2. Sistema di controllo anti-condensa attivo

Tecnologia chiave: Integrazione di un elemento riscaldante a coefficiente positivo di temperatura (PTC) all'interno del compartimento/chamber del CT, collegato a un sensore di umidità ad alta precisione per formare un sistema di controllo a circuito chiuso.
Modalità di funzionamento:

I sensori di umidità monitorano l'umidità relativa (UR) del compartimento in tempo reale.
Quando l'UR rilevata > 85% (soglia configurabile), il sistema di controllo attiva automaticamente l'elemento riscaldante PTC.
L'elemento riscaldante opera (potenza nominale ~15W), aumentando leggermente la temperatura dell'aria interna.
Obiettivo di controllo: Mantenere la temperatura del compartimento sempre > Temperatura del punto di rugiada + 5°C.

Protezione chiave: Il controllo preciso della temperatura assicura che l'umidità relativa interna rimanga ben al di sotto della saturazione (ad esempio, la soglia del 85% UR), prevenendo completamente la formazione di gocce d'acqua.
Vantaggio: Elimina i rischi associati alla condensa, inclusa l'assorbimento di umidità nell'isolamento interno, la corrosione delle parti metalliche e i cortocircuiti elettrici.

3. Progettazione strutturale anti-corrosione

Miglioramenti dei materiali:

Custodia principale: Utilizza acciaio inossidabile 316L, offrendo una resistenza molto superiore alla corrosione pitting e crevice in ambienti contenenti cloruri (ad esempio, foschia salina, atmosfere chimiche) rispetto all'acciaio inossidabile 304 convenzionale o all'acciaio al carbonio.
Miglioramento superficiale: Applica un rivestimento anodico sacrifiziale AlMg₃ (lega alluminio-magnesio) ai punti di connessione critici o alle aree vulnerabili. Questo rivestimento fornisce protezione catodica attiva, ulteriormente migliorando la resistenza complessiva alla corrosione.

Validazione della affidabilità: La progettazione strutturale completa deve superare test rigorosi secondo lo Standard ISO 9227 Test di nebbia salina Classe C5-H (ambienti industriali e marini altamente corrosivi), tipicamente richiedendo migliaia di ore di test. Questo rappresenta la classificazione internazionale più elevata per ambienti corrosivi.
Aumento della durata: Rispetto all'acciaio al carbonio tradizionale o ai trattamenti superficiali standard, la durata complessiva della resistenza alla corrosione della struttura è aumentata di almeno 3 volte.
Vantaggio: Estende significativamente la vita strutturale dell'equipaggiamento, resistendo a ambienti corrosivi estremi e garantendo la affidabilità a lungo termine della resistenza meccanica e delle connessioni elettriche.

Vantaggi complessivi

Adattamento preciso allo scenario: Questa soluzione è specificamente progettata per affrontare i punti di dolore in termini di affidabilità dei CT AIS in ambienti estremamente aspri, inclusi sottostazioni costiere, sottostazioni nei parchi chimici, aree ad alta foschia salina e zone industriali fortemente inquinate.
Affidabilità significativamente migliorata: Attraverso tre innovazioni tecnologiche chiave (isolamento idrofobico, controllo anti-condensa attivo, forte anti-corrosione), il MTBF (Mean Time Between Failures) dell'equipaggiamento può essere elevato a oltre 250.000 ore (circa 28,5 anni).
Sicurezza ed efficienza economica:

Garantisce la sicurezza della rete: Riduce drasticamente i rischi di guasto dei CT dovuti a guasti da inquinamento, cortocircuiti causati dalla condensa e corrosione strutturale, prevenendo interruzioni non pianificate e incidenti di sicurezza gravi.
Prolunga gli intervalli di manutenzione: Riduce la necessità di manutenzione e sostituzione frequente causata da problemi ambientali, abbassando significativamente il Costo Totale di Possesso (LCC).
Migliora il ritorno sull'investimento (ROI): Un investimento unico offre benefici a lungo termine, fornendo un supporto robusto per l'operazione stabile della rete in ambienti estremi.
Riduce le perdite per interruzioni: Evita interruzioni regionali causate da guasti dei CT, arrecando notevoli benefici economici - specialmente per consumatori industriali e civili critici (ad esempio, evitando perdite stimate a ¥0,5-1 milioni o superiori per un'interruzione tipica di 10 ore).