L’olio del trasformatore o l’olio isolante è utilizzato in trasformatori come pure in alcune apparecchiature elettriche a:
- isolare le parti in tensione,
- mantenere le proprietà isolanti del materiale come carta,avvolgimento, ecc. utilizzato nella macchina,
- proteggere le parti della macchina da ruggine e corrosione,
- aumentare la dissipazione del calore della macchina per convezione.
Questo olio deve essere pulito, privo di umidità e altri contaminanti nocivi e possedere le seguenti caratteristiche:
Resistenza dielettrica (un minuto)- 40 KV (RMS) con uno spazio di 4 mm.
Viscosità a 27oC in centistokes-max.- 27
Punto di scorrimento-max. – meno 10oC.
Punto di infiammabilità-min. – 145 OC.
Peso specifico – 0.85 a 0.88
Acidità a 27oC max. 0,05 mg KOH/g
Valore del fango (utilizzando n-eptano)% in peso-max. – 1.2
L’olio immagazzinato in fusti non mantiene la resistenza dielettrica originale e deve essere testato e trattato prima dell’uso in apparecchiature elettriche. I seguenti test possono essere adottati prima di utilizzare l’olio isolante.
La prova dell’olio in cui la scintilla accade ed i viaggi dell’insieme di prova è conosciuta come prova di resistenza dielettrica dell’olio del trasformatore. Questo test viene eseguito nel set di test dell’olio. Gli insiemi adatti di prova dell’olio, stazionari come pure portatili, sono disponibili per la prova dell’olio nelle circostanze specificate. Un campione dell’olio viene prelevato dal trasformatore e testato nel set di test dell’olio. Una rigidità dielettrica inferiore a 30 KV per uno spazio di elettrodi di 4 mm indicherebbe la presenza di umidità nell’olio.
La dimensione consigliata della cella di prova in vetro è 55 x 90 x 100 mm. Il diametro delle sfere o dell’elettrodo di prova è stato specificato come 12,7 mm e il traferro tra le sfere come 4 mm. la quantità di campione di prova deve essere prelevata dal fondo di un tamburo, trasformatore o altro apparecchio. L’olio nella cella di prova deve trovarsi almeno 40 mm sopra gli elettrodi e deve essere lasciato riposare per 20 minuti prima di eseguire la prova per far fuoriuscire la bolla d’aria.
Procedura di prova di resistenza dielettrica dell’olio del trasformatore
La prova reale è fatta come segue:
La lacuna degli elettrodi in primo luogo è controllata con un calibro. La tazza viene quindi riempita con olio campione da testare. La parte superiore della tazza è coperta da una lastra di vetro pulita. L’alimentazione viene attivata e la tensione viene aumentata gradualmente dal Variac.
Una fase arriva quando avviene l’olio di rottura finale e l’interruttore è scattato che disconnette il set di test dalla rete di alimentazione. Questo valore è annotato verso il basso che deve essere 30 KV (RMS) per 4mm gap e 20 KV (RMS) per 2.5 mm gap. Il test viene eseguito con due o tre campioni consecutivi di olio turno per turno.
Nella prova di rigidità dielettrica dell’olio del trasformatore, la tensione di prova deve essere aumentata al valore specificato (o alla tensione di rottura se è inferiore) a una velocità uniforme in 10-15 secondi e mantenere per un minuto. L’arco preliminare dovrebbe essere ignorato. La tensione di rottura è quella tensione alla quale avviene l’arco sostenuto. La tensione di prova non deve essere aumentata oltre 55 KV come flashover attraverso l’aria può avvenire.
La necessità di prelevare campioni in modo da evitare la contaminazione dell’olio con sporco e umidità non può essere sopravvalutata. Devono essere utilizzate solo bottiglie di vetro con tappi di stagno o di alluminio precedentemente risciacquate con olio in prova. I rifiuti di cotone o qualsiasi altro materiale fibroso per la pulizia devono essere evitati. Lo sporco deve essere pulito da rubinetti e coperchi prima di prelevare campioni.
Come sappiamo, le tracce di acqua, fanghi, particelle di polvere, ecc. sono più pesanti dell’olio, quindi vengono raccolti in basso. Pertanto, la rigidità dielettrica dell’olio nella parte inferiore potrebbe essere inferiore.
Pertanto, l’olio deve essere prelevato dal fondo dei tamburi con l’aiuto di un tubo di vetro o di un “campionatore di olio” sufficientemente lungo per raggiungere il fondo. Per prelevare il campione, il tubo di vetro viene abbassato nel tamburo e la sua estremità aperta viene chiusa saldamente con il pollice mentre si ritira il tubo.
I contenitori del campione devono essere tenuti ben coperti per tutto il periodo precedente la prova. Una corretta registrazione della forza di rottura dell’olio sarà una buona guida allo stato dell’olio poiché l’olio con umidità e impurità ha una bassa tensione di rottura.
Prova di umidità dell’olio del trasformatore
La presenza di umidità in un trasformatore è molto dannosa. Diminuisce la resistenza dielettrica dell’olio e di altri materiali isolanti come l’isolamento degli avvolgimenti, la carta,ecc. significativamente. Si può ricordare che la presenza di solo lo 0,06% dell’acqua ridurrà la rigidità dielettrica dell’olio a circa la metà..
La carta isolante è materiale molto igroscopico. Assorbe il contenuto di umidità dall’olio diminuendo così la rigidità dielettrica complessiva, la resistenza di isolamento e la durata della macchina.
Poiché la solubilità in acqua dell’olio aumenta a temperature più elevate, pertanto, la rigidità dielettrica dell’olio può essere inferiore a temperature più elevate. Quindi è una buona idea estrarre campioni di olio dalla macchina a temperature ambiente più elevate.
La presenza di umidità libera nell’olio può essere facilmente rilevata versando una quantità sufficiente di campione in provetta lunga circa 125 mm e 12.5 mm di diametro, per riempirlo a un quarto della sua profondità e riscaldarlo rapidamente in una fiamma silenziosa fino a quando l’olio inizia a bollire. Si dovrebbero notare eventuali suoni acuti udibili durante il riscaldamento.
Si considera che l’olio abbia superato la prova se non si verificano rumori acuti con due delle tre quantità testate.
Un altro modo semplice per verificare la presenza di umidità libera nell’olio del trasformatore è con l’aiuto di un’asta metallica di circa 12,5 mm di diametro. L’asta viene riscaldata a rossore sordo e il campione di olio viene agitato con l’asta riscaldata. Suoni acuti distinti dallo sfrigolio indicherebbero la presenza di umidità.
Prove periodiche per acidità, fanghi e punto di infiammabilità sono molto essenziali nel caso di trasformatori di grandi dimensioni. Poiché anche l’olio altamente deteriorato supererà la prova di rigidità dielettrica dell’olio del trasformatore se è asciutto. Un’attenta registrazione dell’olio dei campioni di prova e il loro confronto aiuteranno in previsione dei problemi imminenti e dell’adozione delle misure correttive.
Test di neutralizzazione dell’olio del trasformatore
Gli acidi si formano in un trasformatore durante il funzionamento. La loro formazione è particolarmente rapida a temperature operative superiori a 75 ° C. Gli acidi sono corrosivi e danneggiano gli avvolgimenti, il nucleo, il serbatoio,ecc. Sono anche responsabili della formazione di fanghi.
Per verificare che l’olio sia privo di acidi organici e inorganici, viene eseguito il test di neutralizzazione dell’olio del trasformatore. È espresso in termini di numero di milligrammi di idrossido di potassio (KOH) necessari per neutralizzare gli acidi liberi totali in un grammo di olio. Questo test viene eseguito in laboratorio o con l’aiuto di kit di test sul campo. I limiti raccomandati per l’acidità sono i seguenti:
- Acidità inferiore a 0,5 mg. KOH / gram è ammesso se l’olio è soddisfacente altrimenti.
- Tenere l’olio sotto osservazione se l’acidità è compresa tra 0,5 e 1,0 mg. KOH / gram.
- Scartare l’olio se l’acidità è superiore a 1,0 mg. KOH / gram.
L’acidità dell’olio deve essere controllata ogni due anni per trasformatori fino a 1000 KVA di capacità e annualmente per trasformatori superiori a queste dimensioni. Il periodo effettivo può variare a seconda della gravità del servizio e dell’osservazione dei risultati.
Filtrazione dell’olio del trasformatore
Se la resistenza alla rottura dell’olio del trasformatore è inferiore al valore specificato, l’olio deve essere trattato in un impianto di filtrazione. Un impianto che prevede il riscaldamento la filtrazione e l’essiccazione sotto vuoto è da preferire in quanto il filtraggio da solo non può rimuovere l’umidità e l’aria disciolta. Il trattamento a freddo dell’olio attraverso la pianta aiuta nella rimozione dei fanghi.
In un impianto di filtrazione, prima di tutto, l’olio entra nella camera di riscaldamento dove viene riscaldato da riscaldatori ad immersione. Viene quindi fatto passare attraverso i filtri per la rimozione delle impurità sospese e infine va alla camera a vuoto dove l’umidità viene rimossa su una serie di vassoi. L’intero olio viene fatto circolare attraverso la pianta più volte fino a ottenere risultati soddisfacenti.
L’olio deve essere aspirato vicino al fondo e restituito nel serbatoio del trasformatore nella parte superiore. I processi devono essere continuati fino a quando l’olio può resistere a 30 KV per sette test consecutivi eseguiti a 4 ore di distanza.
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