Isolamento elettrico
Nei trasformatori elettrici l’isolamento è garantito principalmente dal sistema olio e carta.
La costruzione dei trasformatori prevede delle pratiche operative tali da garantire una concentrazione di acqua nella carta tipicamente minore di 0,5%-1% in massa, in relazione ai requisiti contrattuali definiti tra costruttore ed acquirente (rif. 5.4.3 IEC 60422). Il limite di acqua in olio dipende dalla categoria del trasformatore, per trasformatori nuovi (> 170 KV) prima dell’energizzazione la concentrazione massima ammessa di acqua in olio è 10 mg/Kg (rif. tab 3 IEC 60422).
Dopo la iniziale essiccazione del trasformatore nuovo, la concentrazione di acqua incrementa in relazione al tipo di trasformatore, della condizioni ambientali, delle condizioni operative e dei processi di degrado dell’olio e della carta. L’incremento dell’acqua nel trasformatore ha cause esterne (es.: ingresso dall’atmosfera) e cause interne, dovute a complessi meccanismi di degrado del sistema olio-carte. Fra queste ultimi vi sono i processi di degrado chimico-fisico della carta noti come “processi di idrolisi”. Durante il ciclo di vita del trasformatore c’è una condizione di continua modificazione dell’equilibrio tra l’acqua assorbita nella carta e quella disciolta nell’olio.
La migrazione dell’acqua fra carte e olio dipende principalmente dalla temperatura e dal “profilo operativo” del trasformatore.
Relazione con la temperatura
La migrazione dell’acqua fra carte e olio dipende principalmente dalla temperatura e dal “profilo operativo” del trasformatore. Più aumenta la temperatura più assistiamo ad una migrazione dell’acqua dalle carte all’olio, più scende la temperatura più l’acqua passa dall’olio alle carte.
Il profilo termico del trasformatore non è omogeneo in tutte le sue parti interne; in particolare cambia in funzione del singolo avvolgimento, nelle parti alte medie e basse, dai condotti di circolazione e raffreddamento e dalla geometria del sistema di refrigerazione e dai depositi di sludge che possono modificarsi nel tempo. Un importante studio di queste condizioni è riportata nel documento CIGRE WG 230 del 2007 dal titolo “Moisture equilibrium and moisture migration within transformer insulation systems”, il cui convenor fu il dott. Victor Sokolov (deceduto nel 2008) uno dei massimi esperti della materia.
L’acqua nel trasformatore induce una progressiva riduzione delle proprietà isolanti (tensione di scarica, fattore di dissipazione) del sistema carta-olio con generazione di difetti elettrici (es.: scariche parziali) che possono evolvere in scariche elettriche ed archi di potenza con guasti elettrici al trasformatore.
Il 99% dell’acqua contenuta nei trasformatori di potenza si trova nei materiali cellulosici.
Clicca qui per accedere alle principali pubblicazioni Sea Marconi sull’argomento:
V. Tumiatti, S. Levchik, G. Camino ?Paper ageing esperiments? CIGRE Task Force 15.01.03 ? Lubliana november 1995.
S. Levchik, J. Scheirs, G. Camino, V. Tumiatti ? ?Study of the origin of furanic compounds in the thermal degradation of cellulosic insulating in electrical transformers? ? Polymer degradation and stability 61 (1998) 507-511.
J. Diana, V. Tumiatti, G. Camino ? ?Diagnostic testing of oil samples and interpretation of results? ? Proceeding of the Conference ? Power Transformer Maintenance ? Faculty of Engineering ? University of Pretoria ? R.S. Africa, 26-27 may 1998.
V. Tumiatti ? ?L?analisi dei fluidi tecnici come strumento di diagnosi del degrado per l?efficace prevenzione dei guasti? ? Seminario dall?Istituto di Ricerca Internazionale sulla manutenzione produttiva ai sistemi oleodinamici ed alla lubrificazione degli impianti, Milano 25-26 novembre 1998.
J. Scheirs, G. Camino, V. Tumiatti, M. Avidano: ?study of mechanism of thermic degradation of cellulosic paper insulation in electrical transformers oil?. Die Angewandte Makromulekalare chemie (1998) 19-24 (Mr 4504).
V. Tumiatti, R. Actis, A. Armandi, G. Di Iorio, G. Camino ? ?Diagnostic testing of oil samples on electric transformers? ? (to be presented for SMI?99 ? 3° Convegno internazionale sulla manutenzione di impianti industriali, Bologna 17-20 febbraio 1999).
J. Scheirs, G. Camino, V. Tumiatti, E. Serena, D. Allan, C. Jones, A. Emsley, M. Avidano ? ?Review of some developments in cellulose insulation condition monitoring? (to be submitted).
S. Kapila, P. Nam, V. Tumiatti, A. Armandi ?Evaluation of Analysis Techniques for Finger printing Mineral Transformer Oil? CIGREWG15.01.TF06 ? Leatherhead (UK) 13.01.1999.
J. Scheirs, G. Camino, M. Avidano, V. Tumiatti ? Origin of Furanic Compounds in Thermal Degradation of Cellulosic Insulating Paper ? Journal of Applied Polymer Science, Vol. 69 2541-2547 (1998).
M. Pompili, F. Scatiggio, V. Tumiatti. (2009). Liquidi isolanti: nuove prospettive ed evoluzione normativa. U & C. Unificazione e Certificazione, vol. LIV.; p. 41-44, ISSN: 0394-9605
R. Actis, S. Flet. Water in insulating system of oil-filled electrical equipment De-hydration techniques of power transformers in service on-load treatment – Proceedings of My Transfo 2008, Turin (IT) December 17-18, 2008 pag. 53
