È risaputo che l’umidità riduce significativamente le proprietà isolanti dell’olio del trasformatore. L’influenza dell’umidità nell’olio è diversa a seconda della temperatura, della quantità di umidità e dello stato in cui è presente in un fluido dielettrico.

L’umidità nell’olio può essere presente in tre stati: emulsione, soluzione e sedimentata (depositata sul fondo del serbatoio). L’acqua emulsionata riduce significativamente la rigidità dielettrica dell’olio. L’acqua disciolta e i sedimenti non influiscono sulla tensione di rottura dell’olio del trasformatore, tuttavia a temperature elevate l’umidità può disperdersi. Pertanto, il contenuto di umidità massimo consentito nell’olio dovrebbe essere inferiore allo 0,001%. Non è solo l’acqua di per sé ad influenzare il fluido isolante. L’acqua che interagisce con una varietà di impurità, prodotti di ossidazione e decomposizione determina il grado di influenza sulla rigidità dielettrica dell’olio isolante.

Allo stesso tempo, è stato dimostrato che le molecole di carbonio nell’olio hanno la capacità di assorbire e trattenere il 30-40% dell’umidità. Anche l’umidità nell’olio viene assorbita dalle sostanze polari presenti nell’olio. Pertanto, è impossibile determinare la quantità esatta di acqua in un dielettrico liquido mediante qualsiasi metodo noto.

L’acqua legata riduce notevolmente la rigidità dielettrica dell’olio e la resistenza alle scariche parziali negli isolamenti duri.

Va inoltre notato che a temperature inferiori l’acqua passa dallo stato liquido aggregato a quello solido, il che può causare danni agli avvolgimenti all’interno del serbatoio.

Metodi per determinare il contenuto di umidità nell’olio

La determinazione dell’umidità viene effettuata attraverso tre metodi principali. Il primo si basa sull’estrazione di campioni di olio e sull’analisi chimica. Questo metodo viene effettuato in due modi:

• Un test dell’idruro di calcio misura il contenuto di umidità nell’olio che reagisce con l’idruro di calcio e rilascia gas idrogeno;
• La titolazione Karl Fischer si basa sull’umidità dell’olio che interagisce con il titolante (contenente iodio e anidride solforosa disciolti in metanolo). Il contenuto di umidità viene calcolato in base alla quantità di acqua spesa per l’elettrolisi. Il metodo è più accurato del precedente, ma non è adatto per oli ossidati.

Il secondo metodo è la gascromatografia che analizza la distribuzione dei gas in fase liquida.

Il terzo metodo si basa sulla conduttività elettrica poiché l’acqua è più conduttiva dell’olio e l’apparecchiatura CA/CC rileva i cambiamenti in un campione dovuti alla saturazione di umidità dell’olio.

Essiccazione dell’olio del trasformatore

Prima di essere riempito nell’apparecchiatura elettrica, l’olio viene controllato per verificare la presenza di impurità, prodotti di decomposizione, gas e acqua disciolta. E sebbene molti anni di esperienza abbiano dimostrato che è impossibile eliminare completamente gli elementi inquinanti, è comunque possibile migliorare le caratteristiche qualitative degli oli usati e freschi

I metodi utilizzati per rimuovere l’umidità nell’olio sono la disidratazione termica sotto vuoto e la purificazione per assorbimento.

Il principio del primo metodo si basa sulla separazione dell’umidità dall’olio sotto vuoto. L’olio contenente acqua viene spruzzato in una colonna a vuoto, dove l’acqua evapora e l’olio essiccato precipita sul fondo della camera.

L’efficacia di questo metodo aumenta quando l’olio viene riscaldato a una temperatura più elevata. Il riscaldamento fa evaporare più umidità e perde meno olio.

Il secondo metodo, vale a dire l’essiccazione dell’isolamento elettrico con adsorbenti, è oggi il più comune tra gli ingegneri energetici. Gli adsorbenti utilizzati per la purificazione dell’olio sono minerali artificiali o naturali. Grazie alle loro proprietà assorbenti, raccolgono l’umidità e alcune impurità che contaminano l’olio sulla loro superficie. Uno degli adsorbitori più comuni di questa classe è la zeolite.

La struttura microporosa della superficie della zeolite permette di assorbire e rilasciare una grande quantità di umidità. La superficie assorbente della zeolite rappresenta più della metà del suo volume totale.

Disidratazione dell’olio del trasformatore con zeolite:

• gli spazi dei pori sono determinati dalla struttura della zeolite
• interazione efficace con le molecole d’acqua;
• quando riscaldato dimostra un elevato assorbimento di umidità;
• la riattivazione della zeolite ne consente l’uso ripetuto;
• processi di adsorbimento veloci;
• mantenere un alto grado di purificazione ovunque;
• basso consumo energetico.

Rimozione dell’umidità nell’olio con l’attrezzatura GlobeCore

Sono stati sviluppati impianti speciali per la purificazione degli oli dei trasformatori dai prodotti dell’invecchiamento e della decomposizione con l’ausilio della zeolite.

GlobeCore ha sviluppato uno speciale MCU – Impianto 4,3 per la rigenerazione dell’olio con zeolite. Pulisce gli oli isolanti con viscosità inferiore a 70 cSt a 50°C e rimuove l’umidità ed anche i prodotti dell’invecchiamento e dell’ossidazione (impurità meccaniche, aria, prodotti dell’invecchiamento delle apparecchiature).

L’unità è composta da una sezione di riscaldamento e filtrazione e da una sezione con cartucce assorbenti. E’ inoltre dotato di ricambi:

• un giunto trasversale;
• un elemento riscaldante;
• polsini;
• Una valvola di ritegno;
• Una pompa per guarnizioni.

L’unità di essiccazione dell’olio zeolite MCU funziona in due modalità:

• riscaldamento e filtrazione;
• disacidificazione.

La velocità di lavorazione è di 4,3 m3/h. La purezza dell’olio si esprime in un contenuto di umidità inferiore a 10 g/t (con un contenuto di umidità iniziale inferiore a 50 g/t) e una finezza di filtrazione 5 μm.

Il funzionamento del GlobeCore MCU-4.3 richiede i seguenti requisiti di sicurezza:

• il funzionamento e la manutenzione vengono eseguiti solo da personale che abbia familiarità con la documentazione tecnica sull’uso di questa apparecchiatura;
• corretta messa a terra delle apparecchiature;
• le valvole di uscita sono chiuse prima dell’operazione;
• gli interventi di manutenzione e riparazione vengono eseguiti solo su apparecchiature spente.

Attrezzatura per l’essiccazione della zeolite dopo l’adsorbimento

Il vantaggio della zeolite rispetto ad altri adsorbenti che rimuovono l’umidità nell’olio è la sua capacità di essere riattivata e riutilizzata. L’attrezzatura per la riattivazione della zeolite, come l’armadio di essiccazione SSC-15 di GlobeCore, viene utilizzata per l’essiccazione preliminare della zeolite e la disidratazione profonda.

Si tratta di un armadio metallico che funge da camera di essiccazione con riscaldatori installati su entrambi i lati. Il pannello posteriore è dotato di una ventola. Convoglia l’aria dai riscaldatori elettrici attraverso le aperture laterali nelle pareti dell’armadio. Un armadio di essiccazione alla zeolite è dotato di un pannello di controllo fissato all’armadio in un contenitore separato.

Ogni ciclo di rigenerazione utilizza meno di 130 dm3 di zeolite.

GlobeCore lavora costantemente per migliorare le proprie apparecchiature ed è pronta a collaborare con aziende impegnate nella riparazione e manutenzione delle apparecchiature dei trasformatori, tenendo conto dei desideri di ciascun cliente.