{"id":31852,"date":"2024-10-30T08:04:38","date_gmt":"2024-10-30T13:04:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.polywater.com\/knowledge-hub\/in-che-modo-la-temperatura-e-lacqua-influenzano-linvecchiamento-dei-trasformatori\/"},"modified":"2025-06-24T07:31:46","modified_gmt":"2025-06-24T12:31:46","slug":"in-che-modo-la-temperatura-e-lacqua-influenzano-linvecchiamento-dei-trasformatori","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.polywater.com\/it\/knowledge-hub\/in-che-modo-la-temperatura-e-lacqua-influenzano-linvecchiamento-dei-trasformatori\/","title":{"rendered":"In che modo la temperatura e l’acqua influenzano l’invecchiamento dei trasformatori"},"content":{"rendered":"
<\/div>\n

1 Introduzione<\/h2>\n

Diversi fattori influenzano l’invecchiamento dei trasformatori con sistemi olio\/cellulosa e ne accelerano il processo. In questo articolo parleremo di:<\/p>\n

1\u00a0 Influenze specifiche della temperatura e dell’acqua sull’invecchiamento del trasformatore.
\n2\u00a0 Percorsi attraverso i quali l’umidit\u00e0 e l’acqua penetrano nel trasformatore.
\n3\u00a0 In che modo la temperatura e l’acqua influenzano l’invecchiamento dei trasformatori.<\/p>\n

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\nDescriveremo anche come:<\/p>\n

1\u00a0 Ridurre l’influenza di questi acceleratori.
\n2\u00a0 Asciugare i trasformatori bagnati.
\n3\u00a0 Ridurre al minimo l’influenza della temperatura.
\n4.\u00a0 Prevenire completamente l’invecchiamento precoce.<\/p>\n

Inoltre, delineeremo i fattori che dovrebbero essere specificati all’inizio della fase di progettazione del trasformatore per garantire una risorsa affidabile nel lungo termine. In un articolo successivo parleremo dell’acido e dell’ossigeno e del loro ruolo come acceleratori.<\/p>\n

2 L’influenza della temperatura<\/h2>\n

Le alte temperature hanno un impatto significativo sui processi di invecchiamento del trasformatore.<\/p>\n

2.1 Regola di Montsinger<\/h3>\n

Negli anni ’30, Montsinger contribu\u00ec a quantificare il grado di invecchiamento accelerato dei trasformatori dovuto alla temperatura. Scopr\u00ec che un aumento della temperatura di 8 \u00b0C dimezza la durata di vita di un trasformatore.<\/p>\n

Montsinger dimostr\u00f2 anche che a temperature inferiori a 50 \u00b0C il processo di invecchiamento \u00e8 trascurabile.\u00a0Questi principi continuano a essere validi ancora oggi, nonostante lo sviluppo di nuovi materiali utilizzati nei trasformatori negli ultimi 70 anni.<\/p>\n

Sulla base di questi principi, generalizziamo che un aumento di 10 \u00b0C dimezzer\u00e0 la durata della vita utile e che monitorare la temperatura di un trasformatore ha senso solo quando supera i 50 \u00b0C.\u00a0 Al di sotto di questa temperatura, l’invecchiamento sar\u00e0 cos\u00ec lento da escludere qualsiasi guasto in qualsiasi momento durante la durata di vita stimata del trasformatore.<\/p>\n\n\n\n
Contenuti connessi: <\/strong>Come l\u2019ossigeno e gli acidi influenzano l\u2019invecchiamento dei trasformatori<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

3 L’influenza della progettazione<\/h2>\n

Non esiste un percorso di invecchiamento tipico o identico dei trasformatori, perch\u00e9 non esiste un trasformatore “standard”.\u00a0 Come detto sopra, la temperatura \u00e8 un acceleratore dell’invecchiamento. Pi\u00f9 precisamente, l’invecchiamento dipende dalla temperatura nella zona pi\u00f9 calda del trasformatore.\u00a0 Non ha senso considerare una temperatura media.\u00a0 L’invecchiamento non \u00e8 medio e sar\u00e0 sempre correlato a una temperatura specifica in un punto specifico all’interno del trasformatore.
\nPer valutare il trasformatore bisogna iniziare dalla zona pi\u00f9 calda.\u00a0 Se la cellulosa ha perso la sua resistenza meccanica a causa dell’invecchiamento termico in un determinato punto del trasformatore, non avr\u00e0 importanza se il valore del grado di polimerizzazione (DP) sar\u00e0 ancora “mediamente buono”. In un caso simile, il trasformatore non sar\u00e0 “mediamente” rotto.\u00a0 Se non avr\u00e0 gi\u00e0 raggiunto la fine del suo ciclo di vita (EOL), il dispositivo non funzioner\u00e0 pi\u00f9 e dovr\u00e0 essere come minimo riparato. Pertanto, durante la fase di specifica del trasformatore \u00e8 importante stabilire che la progettazione del sistema di raffreddamento interno sia ottimizzata per le condizioni in cui il trasformatore operer\u00e0.<\/p>\n

Sar\u00e0 impossibile riparare un sistema di raffreddamento interno difettoso, argomento che affronteremo in dettaglio nella Sezione 5.1.<\/p>\n

L’influenza dell’acqua e dell’umidit\u00e0<\/h2>\n

4. L’acqua come prodotto legato all’invecchiamento<\/h2>\n

Sono stati pubblicati molti articoli sul tema “L’acqua come prodotto legato all’invecchiamento”. Alcuni sostengono che il contenuto d’acqua possa essere utilizzato per valutare l’et\u00e0 di un trasformatore. La base tecnica di tali affermazioni sembra abbastanza plausibile poich\u00e9 si tratta di una questione chimica. Ogni volta che le molecole di cellulosa a catena lunga vengono scomposte mediante processi chimici termici, viene rilasciata acqua.\u00a0 Di conseguenza, si potrebbe affermare che il processo di invecchiamento \u00e8 una fonte di acqua all’interno del trasformatore.\u00a0 Ci\u00f2 che \u00e8 meno chiaro \u00e8 in che misura questo fenomeno, denominato pirolisi della cellulosa, svolga un ruolo significativo nell’impregnamento di acqua dei trasformatori.<\/p>\n

In base alla mia esperienza personale, tutti i vecchi trasformatori presentano un aumento del contenuto di acqua, ma la pirolisi non \u00e8 una fonte significativa.\u00a0 Sono le fonti esterne di acqua\/umidit\u00e0 quelle che contribuiscono maggiormente all’invecchiamento accelerato dei trasformatori.<\/p>\n

4.1 Punti di accesso per acqua e umidit\u00e0<\/b><\/h3>\n

Il contenuto di acqua in diversi trasformatori di et\u00e0 e condizioni operative simili non \u00e8 mai abbastanza simile da poter dedurre un meccanismo di invecchiamento universale. Considerando le differenze nel contenuto d’acqua nei trasformatori, dobbiamo concludere che le differenze sono causate da cause esterne.<\/p>\n

I trasformatori pi\u00f9 pesantemente impregnati d’acqua sono quelli sottoposti a frequenti variazioni di carico e a stress termico nella zona del serbatoio. I trasformatori con componenti critici, come gli isolatori passanti ad alta corrente a bassa tensione negli impianti di elettrolisi, presentano intrinsecamente perdite e un contenuto d’acqua pi\u00f9 elevato. Lo stesso vale per i trasformatori elevatori di tensione (GSU).<\/p>\n

D’altro canto, i trasformatori di rete e di trasmissione hanno normalmente un contenuto d’acqua piuttosto basso. Questi trasformatori sono sia ermeticamente sigillati che a respirazione aperta, con un contenuto d’acqua simile anche dopo molti anni. Ci\u00f2 indica che la maggior parte dell’umidit\u00e0\/acqua presente nel trasformatore proviene da fonti esterne.<\/p>\n

4.2 Acqua di raffreddamento<\/b><\/h3>\n

Un’altra fonte di acqua proviene dalle perdite dei refrigeratori ad acqua, in particolare quelli a parete singola.\u00a0 Non fa alcuna differenza il fatto che la pressione statica debba essere maggiore sul lato dell’olio rispetto al lato dell’acqua.\u00a0 I gomiti dei tubi sono particolarmente soggetti a microfessure e ad alte pressioni parziali, che consentono all’acqua di penetrare all’interno del trasformatore.<\/p>\n\n\n\n
Contenuti connessi: <\/strong>Mappatura delle popolazioni di trasformatori<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

5. Prevenire l’invecchiamento accelerato<\/h2>\n

Per ridurre efficacemente l’invecchiamento precoce del trasformatore, gli acceleratori devono essere rilevati e gestiti. Questo aspetto deve essere affrontato in una fase iniziale della progettazione. \u00c8 di fondamentale importanza insistere sulla corretta progettazione del sistema di tenuta da un lato e su bassi carichi termici dall’altro. Con un sistema di raffreddamento adeguato, le temperature massime possono essere mantenute pi\u00f9 basse, prolungando cos\u00ec notevolmente la durata utile del trasformatore.<\/p>\n

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5.1 Garantire una corretta progettazione termica<\/b><\/h3>\n

Il produttore deve dimostrare, gi\u00e0 durante la fase di progettazione, che il profilo di temperatura del suo trasformatore \u00e8 appropriato. Nessuna delle temperature ammissibili dovrebbe mai essere superata, nemmeno per brevi periodi di tempo. Gi\u00e0 nella fase di definizione delle specifiche tecniche \u00e8 fondamentale selezionare il sistema di raffreddamento adatto alla funzione del trasformatore. Ad esempio, per i trasformatori che devono essere sottoposti a frequenti variazioni di carico, il sistema di raffreddamento interno deve essere progettato per eliminare i picchi di temperatura durante rapidi aumenti di carico, ad esempio con raffreddamento OD (Oil Directed). Per i trasformatori in cui \u00e8 necessario pompare l’olio, ad esempio OFWF (Oil Forced\/Water Forced) o nel caso di radiatori olio-aria installati in remoto, il raffreddamento negli avvolgimenti deve essere basato sulla progettazione ON (Oil Natural) in modo che l’olio venga distribuito il pi\u00f9 uniformemente possibile all’interno del trasformatore.<\/p>\n

Per verificare la progettazione termica di un trasformatore dopo che \u00e8 stato completato, si utilizzano fibre ottiche per generare un profilo completo delle temperature all’interno del trasformatore. L’ideale sarebbe che ci fossero pi\u00f9 sensori in ogni avvolgimento per sezione. La distribuzione ottimale dei sensori \u00e8 nella parte superiore, 2\/3 della met\u00e0 superiore, 2\/3 della met\u00e0 inferiore e nella parte inferiore. In genere, la sezione centrale di un trasformatore trifase dovrebbe essere dotata di sensori in ogni avvolgimento (avvolgimento di alta tensione, bassa tensione, terziario, fine e grossolano).<\/p>\n

5.2 Monitoraggio del comportamento di emissione di gas<\/b><\/h3>\n

Durante il funzionamento, il comportamento di un trasformatore in termini di gassificazione fornir\u00e0 dati conclusivi sull’efficacia della sua progettazione. Le specifiche tecniche del trasformatore devono stabilire che la presenza di gas indotti termicamente durante il funzionamento, ad esempio C2H4, C2H6, C3H4, C3H6, C3H8, \u00e8 vietata. La loro presenza indica temperature superiori a 150 \u00b0C. Il valore di questi gas nell’analisi dei gas disciolti (DGA) deve essere “0”. In caso contrario, le condizioni termiche presenti nel trasformatore non sono accettabili. Non consiglio di applicare dei limiti ai valori.<\/span><\/p>\n

5.3 Riduzione del contenuto di acqua<\/b><\/h3>\n

Se il test rivela un contenuto di acqua aumentato, ad esempio durante il test della qualit\u00e0 dell’olio, il contenuto di acqua deve essere ridotto. Questo valore \u00e8 dato dalla temperatura di campionamento e deve sempre essere controllato utilizzando il diagramma di Nielsen.<\/p>\n

5.3.1 Misurazione del contenuto di acqua<\/b><\/h3>\n

Poich\u00e9 nel trasformatore \u00e8 presente acqua, il suo valore deve essere raccolto direttamente o indirettamente dal trasformatore. Il contenuto di acqua solo in un campione di olio non ci dice nulla.<\/p>\n

Un metodo utile per misurare il contenuto d’acqua \u00e8 quello di utilizzare una valutazione dell’umidit\u00e0 dell’olio insieme a un diagramma di Nielsen. Per fare questo, le temperature nella parte superiore e inferiore del trasformatore devono essere monitorate per un periodo di tempo prolungato per garantire che il carico del trasformatore sia bilanciato. A questo scopo sono particolarmente utili i sistemi che utilizzano una sonda capacitiva. Le misurazioni devono essere registrate nell’intervallo ppm.<\/p>\n

Un sistema di misurazione dielettrica diretta del contenuto d’acqua collaudato \u00e8 il sistema di rilevamento incendi e gas (FDS). I dati di questa misurazione possono essere considerati accurati e possono essere supportati dal metodo sopra descritto.<\/p>\n

Per la valutazione del contenuto di acqua si devono utilizzare i seguenti dati come valori di riferimento:<\/p>\n

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Rimedi e sigillanti<\/b><\/h3>\n

Se il contenuto di acqua supera il livello appropriato, la cellulosa deve essere asciugata. Sono disponibili diversi processi di essiccazione. Il metodo pi\u00f9 semplice e meno problematico \u00e8 quello di utilizzare sistemi di bypass. Funzionano estraendo l’acqua dal trasformatore drenandola attraverso il percorso dell’olio. L’uso di impianti di trattamento dell’olio non \u00e8 consigliabile perch\u00e9 essiccano solo l’olio e non riescono a rimuovere pi\u00f9 dell’1% dell’acqua immagazzinata nel trasformatore.<\/p>\n

La corretta sigillatura del trasformatore deve essere una priorit\u00e0 assoluta per impedire l’ingresso di umidit\u00e0 e acqua.\u202fL’impiego di tecnologie progettate specificamente per la sigillatura dei trasformatori garantir\u00e0 le prestazioni a lungo termine del trasformatore.<\/p>\n

I fattori chiave nella scelta dei sigillanti per trasformatori includono quanto segue:<\/p>\n