L’olio viene utilizzato in un trasformatore per isolare le parti in tensione e per rimuovere il calore. Queste sono due funzioni principali, ma esiste anche una terza funzione: gli oli isolanti sono un buon ambiente informativo attraverso il quale è possibile diagnosticare lo sviluppo di vari difetti. Ciò è dovuto al fatto che i gas si formano ed entrano nell’olio durante il funzionamento del trasformatore e con lo sviluppo di vari difetti. Non resta che “leggere” le informazioni dal petrolio e interpretarle correttamente.

Analisi cromatografica dell’olio per trasformatori

Attualmente, il metodo più collaudato per “leggere” le informazioni dall’olio del trasformatore è l’analisi cromatografica dei gas disciolti.

Se un trasformatore funziona correttamente e senza difetti, dopo un certo periodo di tempo emergeranno nell’olio solo anidride carbonica e monossido di carbonio, a volte metano, oltre a ossigeno e azoto. La presenza di altri gas indica processi indesiderati nel trasformatore, ad esempio la decomposizione dell’olio e l’isolamento della carta. Il metodo di analisi cromatografica riguarda la misurazione delle concentrazioni di gas disciolti nell’olio. Queste concentrazioni vengono ulteriormente utilizzate per determinare il tipo di difetti in via di sviluppo.

Ecco un elenco di gas chiave la cui comparsa nell’olio è il più tipico dei difetti del trasformatore:

• idrogeno – scariche parziali, scintille e scariche ad arco;
• acetilene – arco elettrico, scariche di scintille;
• etilene — riscaldamento di petrolio e isolamento solido alle temperature superiori a 600 °С;
• metano: l’olio e l’isolamento solido si riscaldano fino a temperature di 400–600 °C; il riscaldamento dell’isolamento è accompagnato da scariche;
• etano – l’olio e la carta si riscaldano fino a temperature di 300–400 °С;
• monossido di carbonio e anidride carbonica – umidità dell’isolamento, possibile invecchiamento dell’olio e (o) della carta;
• anidride carbonica: l’isolamento della carta si riscalda.

Tecniche per determinare e valutare la natura dello sviluppo di difetti del trasformatore mediante concentrazione di gas disciolto

Nella maggior parte dei casi, i metodi per determinare e valutare la natura dei difetti in un trasformatore si basano sul calcolo del rapporto tra diverse coppie di gas. La differenza principale sta nella quantità di gas analizzati e nelle combinazioni di coppie di questi gas. Ad esempio, la tecnica Rogers utilizza tre rapporti di cinque gas, la tecnica Dornenburg utilizza quattro rapporti di cinque gas, la tecnica IEC (IEC 60599) utilizza tre rapporti di cinque gas, ecc.

Un tester DGA (analizzatore di gas disciolto) viene utilizzato per misurare le concentrazioni di gas.

Una delle tecniche più popolari è il Triangolo Duval. Questo è un approccio per determinare i difetti del trasformatore tramite grafica piuttosto che tramite logica computazionale. La tecnica si basa sulla misurazione della concentrazione di tre gas: C2H2, C2H4 e CH4. Utilizzando i valori numerici di queste concentrazioni, viene tracciato un punto su un grafico rappresentato sotto forma di triangolo. Secondo la tecnica Duval, l’area del triangolo è suddivisa in sette zone e ciascuna zona corrisponde a uno specifico difetto del trasformatore. Viene fatta una conclusione sul tipo di difetto a seconda della zona in cui entra il punto.

Il punto è tracciato come segue. Le concentrazioni di gas ottenute di C2H2, C2H4 e CH4 vengono convertite in percentuali ciascuna delle quali viene tracciata sul lato appropriato del triangolo. Da ciascun punto sul lato del triangolo, vengono tracciate tre linee parallele al lato in ritardo, e la loro intersezione produrrà il punto desiderato per la diagnosi del difetto.

La domanda sorge spontanea: c’è un più semplice alternativa al triangolo di Duval? Per ottenere informazioni primarie sullo stato di un trasformatore, la misurazione della concentrazione e la sua dinamica di cambiamento possono essere utilizzate per un solo gas: l’idrogeno. Normalmente, queste informazioni sono sufficienti almeno per prendere una decisione ragionevole di eseguire una valutazione diagnostica più approfondita basata su una maggiore quantità di gas.

Cause di occorrenza e misurazione dell’idrogeno nell’olio

L’idrogeno si presenta nell’olio per trasformatori come gas di ricombinazione quando i legami C-H più deboli vengono rotti sotto l’influenza di scariche parziali come risultato della reazione di ionizzazione.

Perché è conveniente utilizzare l’idrogeno per ottenere le informazioni primarie sullo stato del trasformatore? Ci sono diversi motivi. In primo luogo, l’idrogeno è uno dei primi gas che si formano quando si verificano problemi a un trasformatore. Comincia ad evolvere già alla temperatura di 150 °C. In secondo luogo, Misurazione dell’idrogeno nell’olio è conveniente da eseguire a causa del fatto che questo gas è caratterizzato da bassa solubilità in olio e alta capacità di diffusione; pertanto, è più facile rilevarlo anche in piccole concentrazioni diagnosticando un possibile difetto nella fase iniziale.

Rilevamento rapido dell’idrogeno del trasformatore fornisce un margine di tempo per eseguire un’analisi cromatografica completa dei gas disciolti (se necessario).

Analizzatore di idrogeno e umidità del trasformatore

Prove rapide dell’idrogeno vengono eseguiti con appositi strumenti. Uno di questi strumenti è sviluppato da GlobeCore professionisti. Si chiama TOR-2.

TOR-2 tester olio idrogeno ha dimensioni compatte e un peso ridotto; pertanto, è facile da trasportare e trasportare in un sito operativo del trasformatore per l’analisi dei campioni prelevati. TOR-2 fornisce il set di parametri più necessario per la valutazione diagnostica online dei difetti del trasformatore. È usato per rilevare idrogeno nell’olio del trasformatore e acqua in oli minerali ed essenziali.

I principali vantaggi dello strumento TOR-2:

• La formazione su come utilizzare lo strumento richiede solo poche ore e il test dell’olio viene eseguito da una sola persona in modo semplice e rapido.
• Alto tasso di misurazione. Dopo aver prelevato un campione, lo strumento deve essere acceso e deve essere avviato il processo di misurazione. I primi risultati saranno disponibili sul pannello LCD tra dieci minuti.
• Una mini-stampante è integrata nello strumento per la comodità operativa e l’elaborazione dei dati e consente di stampare in qualsiasi momento un tagliando con i risultati del test.
• L’elevata precisione di misurazione è ottenuta grazie alle caratteristiche di progettazione dei sensori e al loro contatto diretto con l’olio. Nessun contaminante contenuto in un campione di olio influisce sul funzionamento di un sensore di umidità capacitivo. E un sensore di idrogeno rileva solo l’idrogeno senza essere sensibile ad altri gas.
• Lo strumento è versatile e può essere utilizzato per la valutazione diagnostica e la prevenzione dello sviluppo di difetti non solo nei trasformatori, ma anche nei cavi riempiti d’olio, passanti ad alta tensione, reattori shunt e commutatori sotto carico. Pertanto, le società di energia elettrica ottengono una soluzione semplice che garantisce un funzionamento senza problemi delle apparecchiature elettriche.

Per maggiori informazioni si prega di utilizzare alcuni dei recapiti che trovate nell’apposita sezione del sito.