Come rimuovere l'umidità dai trasformatori immersi-in olio-trifase?

Come attrezzatura fondamentale per la trasmissione e la distribuzione di potenza nei sistemi elettrici, il funzionamento sicuro e stabile ditrasformatori trifase-in olio-immersidetermina direttamente l'affidabilità dell'alimentazione della rete elettrica.L'olio del trasformatore, in quanto mezzo di isolamento e raffreddamento dell'apparecchiatura, è fondamentale per le sue prestazioni.

 

La contaminazione da umidità è il principale pericolo nascosto che porta al deterioramento delle prestazioni dell'olio del trasformatore-anche tracce di umidità (in ppm) possono ridurre significativamente la rigidità dielettrica dell'olio, accelerare l'invecchiamento dei materiali isolanti in cellulosa (carta), innescare scariche parziali, scariche ad arco e altri guasti e, infine, causare guasti all'isolamento, cortocircuiti degli avvolgimenti e persino la rottamazione anticipata delle apparecchiature, con conseguenti gravi perdite economiche e interruzioni dell'alimentazione elettrica.

 

Pertanto, l'identificazione accurata della contaminazione da umidità e l'adozione di metodi scientifici per rimuoverla sono aspetti fondamentali nella manutenzione quotidiana e nello smaltimento dei guasti dei trasformatori trifase-immersi in olio-.

 

Insieme alle pratiche del settore, questo articolo approfondisce i rischi, i metodi di rilevamento e le tecnologie di rimozione efficiente dell'umidità nell'olio per trasformatori immersi in olio-trifase-.

 

 

I trasformatori trifase-in olio-sono caratterizzati da capacità elevata, carico operativo elevato e struttura di isolamento complessa. I rischi legati all'umidità nell'olio sono più evidenti rispetto a quelli dei normali trasformatori e influiscono sull'intero ciclo di vita dell'apparecchiatura, il che si riflette principalmente nei seguenti 4 aspetti:

 

Forte calo della rigidità dielettrica

I trasformatori tri-fase funzionano a tensioni elevate. L'umidità nell'olio danneggerà le prestazioni di isolamento dell'olio. Anche con solo 30-50 ppm di umidità, la tensione di rottura dell'olio isolante può scendere da oltre 60 kV a meno di 30 kV, aumentando notevolmente il rischio di scariche ad arco interno e causando facilmente cortocircuiti fase{7}}-fase.

 

Invecchiamento accelerato dell'isolamento

L'isolamento in cellulosa (carta) all'interno del trasformatore è a diretto contatto con l'olio del trasformatore. L'umidità agisce come catalizzatore per accelerare l'idrolisi e l'ossidazione della carta, riducendone la resistenza meccanica. Quando il contenuto di umidità della carta supera il 2,0%, diventerà fragile e col tempo perderà la sua funzione isolante, causando guasti negli avvolgimenti.

 

Importanti pericoli nascosti di colpa interna

Le sacche d'acqua formate dall'umidità nell'olio causeranno l'attività della corona e la generazione di gas. Il riscaldamento locale produrrà anche bolle di vapore, portando al collasso dielettrico; allo stesso tempo, l'umidità favorirà la generazione di sostanze acide, causerà la corrosione delle parti metalliche e la deposizione di fanghi oleosi e aggraverà ulteriormente l'usura delle apparecchiature.

 

Aumento del rischio di fuga termica

I trasformatori tri-fase presentano ampie fluttuazioni di carico. L'umidità rimarrà nei materiali isolanti, ridurrà l'efficienza di dissipazione del calore, accelererà il deterioramento delle prestazioni termiche dell'isolamento e potrebbe causare instabilità termica durante il funzionamento a lungo-termine, portando a un aumento anomalo della temperatura del trasformatore e all'attivazione della protezione di intervento.

 

Impatto dell'umidità dai numeri

 

Contenuto di umidità nell'olio (ppm)	Perdita di rigidità dielettrica	Livello di rischio del trasformatore
<10 ppm	Minimo	Sicuro (in-olio in servizio)
20-30 ppm	Riduzione del 20–30%.	Inizia la degradazione della cellulosa
40-50 ppm	Riduzione fino al 50%.	Rischio PD elevato, possibile flashover
>60 ppm	Critico	Probabile grave guasto dell'isolamento

La tensione di rottura dell'olio minerale generalmente diminuiscefrom >60 kV a<30 kVman mano che l'acqua aumenta da 10 a 50 ppm.

 

Case study: guasto-indotto dall'umidità

 

In base a casi di settore, un trasformatore trifase in olio- da 20 MVA, 132/33 kV è scattato durante un carico pesante nella stagione delle piogge a causa di un guasto dello sfiatatoio, con conseguente contenuto di umidità nell'olio superiore a 65 ppm. Alla fine, lo strato isolante di carta si carbonizzò e l'avvolgimento-cortocircuitò, portando alla rottamazione anticipata dell'apparecchiatura con costi di manutenzione superiori a 80.000 dollari USA. Ciò dimostra la natura nascosta e distruttiva della contaminazione da umidità.

 

 

L'umidità nell'olio del trasformatore immerso in olio trifase--ha le caratteristiche di penetrazione lenta e percettibilità indistinta. È necessario adottare una combinazione di rilevamento regolare e monitoraggio in tempo reale-per ottenere un rilevamento e uno smaltimento tempestivi. I metodi di rilevamento comuni sono suddivisi in test di precisione di laboratorio e test rapidi in loco-. I metodi principali sono i seguenti:

 

Metodo	Descrizione e precisione	Caso d'uso
Titolazione Karl Fischer	Test chimico-standard di riferimento per ppm di acqua precisi	Basato su laboratorio-, estremamente accurato (±1 ppm)
Test di rottura dielettrica (IEC 60156)	Verifica la capacità di resistenza alla tensione dell'olio	Indica l'impatto funzionale dell'umidità
Ispezione visiva	Rileva torbidità, opacità o gocce d'acqua libere	Controllo rapido sul campo
Sensore di umidità (on-line)	Monitoraggio digitale dell'umidità-nell'-olio in-tempo reale	Installato in asset critici
Immagini termiche a infrarossi	Rileva punti freddi che indicano condensa o sacche d'acqua	Ispezione in-servizio
Analisi dei gas disciolti (DGA)	Segni indiretti: aumento di CO₂, CO, H₂ dovuto al degrado indotto dall'acqua-	Controllo incrociato-o rilevamento tempestivo degli errori

 

 

L'umidità nell'olio del trasformatore immerso in olio trifase-- è divisa in tre tipi: acqua disciolta, acqua emulsionata e acqua libera. In base al contenuto di umidità, al grado di contaminazione e allo stato operativo dell'apparecchiatura, selezionare metodi di rimozione mirati.

 

La tecnologia principale è la disidratazione sotto vuoto, combinata con altri metodi ausiliari, per garantire che il contenuto di umidità sia ridotto entro un intervallo di sicurezza (<30 ppm). The details are as follows:

 

Metodo	Forma d'acqua rimossa	Livello di umidità tipico raggiungibile	Scenario di utilizzo
Disidratazione sotto vuoto	Disciolto + Libero	Inferiore o uguale a 10 ppm	Più efficace per trasformatori di grandi dimensioni
Asciugatura termica sotto vuoto	Acqua + Gas da petrolio e carta	Inferiore o uguale a 5 ppm + asciugatura della carta	Metodo offline utilizzato durante le revisioni importanti
Circolazione dell'olio caldo + filtrazione	Libero/emulsionato	~30–50 ppm	Utilizzato per contaminazione moderata
Essiccazione al setaccio molecolare	Umidità disciolta	Inferiore o uguale a 15 ppm	Sistema in-line o by-pass per un'asciugatura lenta
Separazione centrifuga	Solo acqua gratuita	Non rimuove l'acqua disciolta	Fase di pre-filtrazione per elevata presenza di acqua

 

 

Per i trasformatori trifase-in olio-immersi in olio, la prevenzione della contaminazione da umidità è più importante della rimozione. L'istituzione di un sistema di manutenzione completo può ridurre significativamente le infiltrazioni di umidità, prolungare la durata delle apparecchiature e il ciclo di servizio dell'olio. Le principali misure di prevenzione sono le seguenti:

 

Rafforzare la protezione della sigillatura

Controllare regolarmente le guarnizioni delle flange del trasformatore, delle valvole e dei passacavi, sostituire le guarnizioni invecchiate ogni 5-7 anni, installare strisce e coperchi di tenuta resistenti alle intemperie per evitare che l'acqua piovana e l'umidità ambientale si infiltrino attraverso le fessure di sigillatura; adottare serbatoi dell'olio con eccellenti prestazioni di tenuta per evitare il contatto diretto tra olio e aria.

 

Mantenere la funzione respiratoria

Lo sfiato del gel di silice è la chiave per impedire l'ingresso di aria umida nel trasformatore. Controllare mensilmente il colore del gel di silice (lo scolorimento del gel di silice scolorito verso il rosa indica saturazione) e sostituirlo o rigenerarlo tempestivamente. Per le aree ad alta-umidità, adottare un sistema di ventilazione a due-stadi per migliorare l'effetto di deumidificazione.

 

Installare sistemi di protezione

I trasformatori trifase-con carichi critici possono essere dotati di sistemi di protezione della sacca o di sistemi di tenuta all'azoto. Attraverso una membrana in gomma sigillata o la pressurizzazione con gas inerte, viene eliminato il ciclo di respirazione del serbatoio e viene completamente bloccata l'infiltrazione di aria umida; per le unità inattive, installare resistenze elettriche per evitare l'accumulo di acqua di condensa durante il raffreddamento.

 

Standardizzare la gestione dell'olio

Durante il campionamento o il rifornimento, utilizzare strumenti e contenitori asciutti per evitare operazioni con acqua; conservare l'olio nuovo in modo sigillato per evitare l'assorbimento di umidità, rilevare il contenuto di umidità prima del rifornimento e utilizzarlo solo se qualificato; evitare fusti di olio aperti durante la pioggia e trasportare l'olio in un ambiente chiuso e a temperatura costante.

 

Stabilire un piano di manutenzione regolare

Controllare mensilmente il gel di silice dello sfiatatoio, rilevare il contenuto di umidità nell'olio ogni 6-12 mesi, controllare la tenuta della guarnizione ogni 6 mesi, ispezionare trimestralmente la pressione del sistema di azoto ed eseguire un'ispezione di tenuta in loco-dopo forti piogge o improvvisi cali di temperatura per formare un ciclo chiuso di manutenzione dell'intero processo.

 

Esempio reale

Unità: trasformatore immerso in olio-da 25 MVA, 66/11 kV

Emissione iniziale: Umidità 62 ppm nell'olio, 1,9% nella carta

Azione correttiva:

• Conservatore della vescica installato
• Sfiato sostituito con silice a 2 stadi + separatore olio
• Guarnizioni flangia rinnovate

Follow-up:Umidità<15 ppm sustained for 3 years

Risultato:Nessuna ulteriore perdita di tensione di rottura; vita dell'isolamento preservata
Chiave da asporto: La prevenzione ripaga esponenzialmente in termini di allungamento della vita e riduzione dei rischi.

 

 

Il controllo dell'umidità dell'olio del trasformatore trifase a bagno d'olio- deve essere conforme ai seguenti standard di settore: IEC 60422 (Manutenzione dell'olio in-servizio e limiti di umidità), IEEE C57.106 (Guida per la ricezione e la manutenzione dei liquidi isolanti), IS 1866 (Standard indiani sulla manutenzione dell'olio), ASTM D1533 (Metodo di prova standard per l'umidità negli impianti elettrici Liquidi Isolanti). Tra questi, il contenuto di umidità dell'olio in servizio- dovrà essere controllato al di sotto di 30 ppm e il contenuto di umidità dell'isolamento in cellulosa dovrà essere inferiore allo 0,5%.

 

In combinazione con le pratiche di funzionamento e manutenzione del settore, vengono proposti i seguenti suggerimenti per i trasformatori trifase-in olio-immersi in olio:

 

• Per i trasformatori chiave, adottare il metodo del-monitoraggio dell'umidità in linea + rilevamento regolare in laboratorio per acquisire tempestivamente la tendenza al cambiamento dell'umidità ed evitare pericoli nascosti di guasti.
• Dare priorità alla disidratazione sotto vuoto per lo smaltimento della disidratazione e abbinarla a metodi ausiliari appropriati in base al contenuto di umidità e allo stato dell'apparecchiatura per garantire l'effetto di disidratazione.
• Stabilire un piano di smaltimento di emergenza per la contaminazione da umidità. Rilevare immediatamente il contenuto di umidità nell'olio dopo forti piogge o guasti allo sfiatatoio e, se necessario, avviare la disidratazione di emergenza per prevenire l'espansione del guasto.
• Svolgere regolarmente formazione per il personale operativo e di manutenzione per standardizzare il processo di rilevamento e disidratazione ed evitare l'inquinamento secondario causato da un funzionamento improprio.

 

 

Il fulcro della rimozione dell'umidità dai trasformatori immersi in olio-trifase-è il "rilevamento accurato, lo smaltimento scientifico e la prevenzione attiva".

 

Essendo la tecnologia di disidratazione più efficace, la disidratazione sotto vuoto può ripristinare rapidamente la qualità dell'olio e, combinata con l'essiccazione termica sotto vuoto, l'essiccazione con setaccio molecolare e altri metodi, può soddisfare le esigenze di smaltimento di diversi gradi di contaminazione; una perfetta protezione sigillante e una manutenzione regolare possono ridurre le infiltrazioni di umidità dalla fonte e ridurre il rischio di guasti alle apparecchiature.

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Essendo l'apparecchiatura principale dei sistemi di alimentazione, la gestione della qualità dell'olio dei trasformatori immersi in olio-trifase-è direttamente correlata al funzionamento sicuro e stabile della rete elettrica. Solo attribuindo importanza alla prevenzione della contaminazione da umidità e adottando tecnologie scientifiche di rilevamento e disidratazione possiamo prolungare la durata delle apparecchiature, garantire la sicurezza della trasmissione e della distribuzione di energia e fornire un supporto affidabile per il funzionamento efficiente dei sistemi energetici.

 

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