Spesso confuso dai test di frequenza?

Autore: Jill Duplessis - Global Technical Marketing Manager

I trasformatori di prova a frequenze non tradizionali, ossia frequenze diverse da CC, 50 Hz o 60 Hz, possono fornire informazioni diagnostiche preziose. Ciò ha portato allo sviluppo di un'intera gamma di nuove tecniche di test. Purtroppo, anche se non sorprende, molti di questi test presentano la parola "frequenza" nel loro titolo e ciò ha spesso causato confusione, talvolta portando a perdere opportunità diagnostiche.

Per scacciare questa confusione, esaminiamo alcuni dei test più popolari, molti dei quali si sono evoluti, in effetti, da test consolidati, semplicemente ripetendo le misurazioni tradizionali variando la frequenza dell'origine del test. 

L'esempio più importante è il fattore di potenza o il test del tan delta. Tradizionalmente, questa operazione viene eseguita solo alla frequenza di linea (50 Hz o 60 Hz). Si tratta di uno strumento utile per valutare lo stato (della maggior parte) dei sistemi di isolamento di un trasformatore, ma presenta diverse carenze. Molti di questi possono essere eliminati ripetendo il test su una gamma di frequenze, poiché a breve scopriremo quando parliamo di test FDS, DFR e DFR a banda stretta.

Un esempio meno noto è la misurazione dell'impedenza di cortocircuito. Questa misurazione generalmente viene utilizzata per cercare la deformazione dell'avvolgimento valutando la cosiddetta reattanza di dispersione. Quando questa misurazione viene ripetuta a frequenze diverse, in genere tra 1 Hz e 500 Hz, con particolare attenzione alla componente resistiva dei risultati, si ottengono informazioni diagnostiche esclusive. Si tratta della tecnica FRSL di cui parleremo a breve.

Un errore comune è quello di confondere i test di risposta in frequenza dielettrica (DFR) e risposta in frequenza delle perdite per correnti parassite (FRSL) con i test di analisi della risposta in frequenza di scansione (SFRA). Questo perché il test SFRA è molto più noto delle altre due tecniche e, di conseguenza, molte persone che ascoltano la parola "frequenza" presumono che il riferimento debba essere il test SFRA. Purtroppo, i test non sono sicuramente gli stessi e, sebbene l'SFRA fornisca molte informazioni diagnostiche, non sostituisce le informazioni fornite dagli altri test basati sulla frequenza. 

Quindi, la prossima volta che sentite la parola frequenza menzionata nel nome di un test, non saltate a conclusioni affrettate! Si tenga presente che esistono molti test diagnostici basati sulla frequenza e ciascuno di essi ha un valore diagnostico univoco. Per i trasformatori, i seguenti test sono i più comuni.
 

SFRA – Analisi della risposta in frequenza di scansione

Di seguito è riportata l'uscita dello strumento FRAX di Megger

Questo test viene utilizzato per valutare l'integrità meccanica del nucleo, degli avvolgimenti e delle strutture di serraggio all'interno dei trasformatori di potenza. Un piccolo segnale di tensione viene iniettato in un'estremità di un avvolgimento e misurato all'altra estremità dell'avvolgimento in modo da poter determinare la funzione di trasferimento elettrico del trasformatore. Questo test viene in genere ripetuto su un intervallo di frequenza compreso tra 20 Hz e 2 MHz. Quando i risultati della prova vengono confrontati con una "firma" di riferimento, è possibile rilevare un'ampia gamma di tipi di guasto, tra cui movimenti del nucleo, masse del nucleo difettose, deformazioni degli avvolgimenti, spostamenti dell'avvolgimento, cedimento parziale dell'avvolgimento, deformazione dell'anello, rottura delle strutture di serraggio, curve in corto e avvolgimenti aperti.

DFR – Risposta in frequenza dielettrica, nota anche come FDS – Spettroscopia del dominio di frequenza

La misurazione della risposta dielettrica, insieme alla modellazione dell'isolamento, è un metodo preferito per la misurazione del contenuto di umidità dell'isolamento in cellulosa nei trasformatori di potenza. I risultati solitamente vengono presentati come capacità e/o fattore di dissipazione/fattore di potenza rispetto alla curva di frequenza. Una gamma di misurazione tipica per i trasformatori è compresa tra 1 MHz e 1 kHz.

Una misurazione DFR combinata con la modellazione della risposta utilizzando il modello X-Y è in grado di valutare le condizioni del sistema di isolamento. L'uso del DFR per determinare il livello di umidità si basa sul confronto della risposta dielettrica misurata del trasformatore con una risposta dielettrica modellata. Un algoritmo di analisi riordina la risposta modellata e produce una nuova curva che riflette il trasformatore misurato. I risultati vengono presentati sotto forma di contenuto di umidità e conduttività dell'olio per il trasformatore. Questo test può essere completato in appena 22 minuti utilizzando apparecchiature di test IDAX.

DFR a banda stretta, anche noto come fattore di potenza a frequenza variabile

Si tratta di una misurazione DFR, una serie di misurazioni del fattore di potenza/tan delta, ciascuna effettuata utilizzando una fonte di tensione a una frequenza diversa, ma su una banda di frequenze più ristretta, da 1 Hz a 500 Hz. L'analisi non si basa sulle capacità di modellazione e non fornisce il contenuto di umidità stimato dell'isolamento in cellulosa.

Piuttosto, si tratta di una misurazione DFR molto più breve (circa due minuti per test) che fornisce un'indicazione più rapida dei problemi rispetto a un tradizionale test del fattore di potenza/tan delta. Inoltre, verifica che i valori del fattore di potenza/tan delta apparentemente buoni siano effettivamente buoni e rivela quando i valori apparentemente buoni non sono buoni, oltre a consentire la determinazione della correzione individuale della temperatura (ITC) di un trasformatore. Un esempio di strumento per effettuare queste misurazioni è il modello DELTA4000.

FRSL – Risposta in frequenza delle perdite per correnti parassite

Questo test si distingue per la sua capacità di rilevare
cortocircuiti di trefoli in un fascio di conduttori. Inoltre, è sensibile ai problemi che hanno determinato un aumento delle perdite di componenti strutturali quali il serbatoio del trasformatore, la struttura di serraggio e le piastre di fissaggio. Si tratta di problemi che possono causare il surriscaldamento dei gas nell'olio. Vale la pena notare che l'apparecchiatura di test SFRA di Megger FRAX fornisce risultati FRSL in contemporanea con la misurazione di un test di cortocircuito SFRA.

I test basati sulla frequenza sui trasformatori sono alcuni degli strumenti diagnostici più potenti e pratici attualmente disponibili. Tuttavia, per ottenere il meglio, è importante comprendere i vantaggi esclusivi che ciascuno dei test disponibili può offrire. Auspichiamo che questo breve articolo abbia fornito alcune indicazioni utili e abbia contribuito a eliminare la confusione che spesso aleggia intorno ai test di questo tipo.