Soluzioni per il collaudo e il monitoraggio dei trasformatori​

Le decisioni relative alla manutenzione (o alla sostituzione) di un trasformatore devono tenere conto delle condizioni di isolamento dell'unità e del carico previsto. L'aggiunta di pochi anni operativi alla fine del ciclo di vita previsto di un trasformatore, un generatore o un cavo, ottimizzando le condizioni di lavoro sulla base di dati diagnostici affidabili, si traduce in notevoli risparmi sui costi per il proprietario dell'apparecchiatura. Il proprietario di un trasformatore può inoltre ricorrere alla tecnologia FDS per valutare le condizioni e l'invecchiamento dell'isolamento nelle boccole, nei trasformatori di corrente e di tensione e in altri componenti.

La durata dei trasformatori di potenza o distribuzione inizia con una valutazione elettromeccanica, elettromagnetica, dielettrica e termica del trasformatore durante il test di accettazione in fabbrica (FAT).

Durante l'intera vita utile, un trasformatore è soggetto a diversi fattori di stress che possono influire o meno sull'affidabilità e sull'operatività. Per tale motivo, i gestori delle risorse e delle operazioni definiscono apposite strategie di manutenzione e test per monitorare, valutare e determinare le condizioni di un trasformatore. Una strategia proattiva di test e monitoraggio ottimizza la durata dei trasformatori, garantendo un funzionamento sicuro e continuo e la resilienza in caso di condizioni transitorie impreviste del sistema. 

Il rapporto di spire è in genere il primo test eseguito su un trasformatore.  Si tratta di un test con esito positivo/negativo. Se un trasformatore si guasta, potrebbe essere necessario risolvere alcuni problemi significativi prima di eseguire ulteriori test.  Se il trasformatore supera il test del rapporto di spire, la resistenza dell'avvolgimento è logicamente il test successivo per verificare l'integrità meccanica dei collegamenti all'interno del trasformatore, della boccola e dei commutatori.  Uno squilibrio di resistenza può provocare una degradazione più rapida del trasformatore.  Ricorda di smagnetizzare sempre il trasformatore dopo i test di resistenza dell'avvolgimento.  La magnetizzazione residua può causare grandi correnti di spunto quando il trasformatore viene eccitato, causando inutili perdite di tempo e costose interruzioni dei sistemi di protezione. Inoltre, la magnetizzazione residua può influire sui risultati dei test SFRA, dei test di rapporto e dei test della corrente di eccitazione.

Un test del rapporto di spire del trasformatore verifica il principio fondamentale di funzionamento e progettazione di un trasformatore. Conferma le informazioni riportate sulla targhetta e il fenomeno di conversione dell'energia elettromagnetica. Questa verifica è nota anche come test del rapporto di spire. Un test TTR viene eseguito da un misuratore (o tester) del rapporto. È necessario eseguire un test TTR per confermare la capacità del trasformatore di regolare automaticamente la tensione nelle diverse posizioni delle prese di un commutatore sotto carico (OLTC) e per confermare che un commutatore della presa diseccitato (DETC) sia posizionato correttamente e che non vi siano spire in cortocircuito. Il test del rapporto fornisce letture pratiche e precise dei rapporti e delle polarità del trasformatore di potenza. Un test del rapporto di spire del trasformatore funziona conformemente agli stessi fenomeni elettromagnetici fondamentali gestiti dal trasformatore. La differenza è che il test TTR utilizza tipicamente un segnale di eccitazione CA a bassa tensione (LV) (< 250 V CA) fase per fase o come eccitazione trifase simultanea, oltre a misurare il voltaggio indotto sull'avvolgimento opposto. Se il segnale di eccitazione viene applicato all'avvolgimento ad alta tensione e la misurazione viene eseguita sul lato a bassa tensione, la procedura è nota come test di rapporto STEP DOWN. Il test può essere eseguito anche eccitando l'avvolgimento a bassa tensione e misurando la tensione indotta sull'avvolgimento ad alta tensione. In tal caso, si parla di test di rapporto STEP UP.

L'umidità che si accumula nel sistema di isolamento di un trasformatore di potenza influisce su diverse proprietà:

• limita la capacità di carico, poiché i livelli di umidità più elevati riducono la temperatura di inizio dell'ebollizione;
• riduce la resistenza dielettrica dell'olio, che ha un effetto diretto sulle proprietà di isolamento;
• accelera l'invecchiamento dell'isolamento in cellulosa, riducendone la resistenza meccanica e, di conseguenza, la durata utile.

La risposta in frequenza dielettrica (DFR o FDS) è l'unico metodo affidabile per determinare il contenuto di umidità nell'isolamento solido dei trasformatori di potenza e di distribuzione. Questo test non è invasivo né distruttivo. In genere, i test del tan delta/fattore di potenza della frequenza di linea (50 o 60 Hz) possono fornire risultati fuorvianti a causa degli effetti della temperatura. Inoltre, l'analisi dell'olio non è affidabile poiché l'umidità risiede principalmente nell'isolamento solido.