5_Maina_Monitoraggio e Ispezione Trasformatori Guasto_Verona2011

21/10/2011

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Monitoraggio e Ispezione di

Trasformatori in

Condizioni di Guasto

R. MainaResp. Laboratorio Sea Marconi Technologies

Monitoraggio di trasformatori

Monitoraggio e ispezione di guasti termici Tipo T1-T2 guasti termici a bassa e media temperatura

Tipo T3 guasti termici ad elevata temperatura (punti caldi)

Monitoraggio e ispezione di guasti elettrici

Ottenere informazioni dallispezione post-mortem

Sommario

R. MAINA - Monitoraggio e Ispezione di

Trasformatori in Condizioni di Guasto

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Monitoraggio trasfo: aspetti generali

Tecniche di monitoraggio Prelievo e Analisi dellolio

Monitoraggio on-line

Test elettrici

Termovisione (termografia infrarosso)

Analisi isolanti solidi (carta e cartogeni)



Analisi dellolio

Obiettivi del monitoraggio trasformatori mediante analisi dellolio Monitoraggio del degrado

Intercettazione di avarie



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Parametri dellolio ruolo diagnostico

I parametri dellolio possono essere relazionati con diversi macrofattori diagnostici:

DEGRADO DELLOLIO

GUASTI DEL TRASFORMA-TORE

INVECCHIA-MENTO TERMICO DEI CARTOGENI



Criteri di monitoraggio

Aspetti chiave: Esistono molte reazioni di degrado dellolio, e i relativi sottoprodotti possono formarsi con velocit molto diverse

I marcatori di condizioni di guasto (gas chiave) sono relazionati al guasto, quindi possono formarsi molto rapidamente; linformazione che essi danno pu essere persa in caso di frequenza di controllo insufficiente

Il significato di alcuni parametri pu interessare pi di un macrofattore di degrado



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Frequenza di campionamento suggerite, base e intensive:

Parametro Frequenzabase

Frequenzaintensiva

Analisi fisico-chimiche (Colore, tg delta,resistivit DC, acidit, particelle, metalli)

1 4Y 6m 1Y

Acqua e Rigidit Dielettrica 6m 1Y 3m 6mGas disciolti (DGA) 6m 1Y 3mComposti furanici 1Y 4Y 1YAdditivi 2Y1 1YParametri dello zolfo corrosivo (DBDS,CCD test, ASTM test, DIN test)

CB2 CB2

1 In caso di oli inibiti o inibiti in tracce, oppure di oli passivati2 Condizionale, in base a presenza di DBDS o composti corrosivi

Criteri di monitoraggio



Altre tecniche di monitoraggio

Termografia infrarosso Solitamente su condizione (es: in caso di evidenze di anomalia termica), ma pu anche essere effettuata su base regolare

Test elettrici Test di base solitamente su condizione

Test di isolamento elettrico possono essere fatti su base regolare, normalmente con frequenze relativamente elevate (4 8 Y)



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Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione

Definizione I guasti tipo T1 e T2 sono descritti nella norma IEC 60599 come guasti termici nellolio e/o nella carta, rispettivamente inferiori e superiori a 300 C

Monitoraggio DGA (analisi dei gas disciolti)

Sensori DGA On-line (singolo o multi-gas)

Termografia IR



Monitoraggio mediante DGA I guasti termici di tipo T1 (temperatura < 300 C) solitamente generano etano e metano come gas chiave, ma possono anche formare monossido e biossido di carbonio. Guasti T1 normalmente non hanno evoluzione rapida, e raramente inducono avaria nel breve periodo.

Nella maggioranza dei casi i guasti termici a bassa-media temperatura sono intercettati mediante DGA regolare, e richiedono un monitoraggio a 3-6 mesi




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Monitoraggio DGA di un guasto tipo T1




Possibilit di avarie Guasti termici T1 o T2 severi possono degenerare in unavaria se trascurati per lungo tempo

In caso di avaria, lispezione dovrebbe essere orientata a individuare difetti di raffreddamento, scurimento o carbonificazione della cellulosa, deformazione degli avvolgimenti o del nucleo




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Guasto T1-T2 degenerato in avaria

Trattamento olio

Avaria




Ispezione post-mortem di guasto T1-T2 : scurimento della carta, fusione dei contatti




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Ispezione post-mortem di guasto T1-T2 : deformazione del nucleo

Guasto T1-T2 trascurato per lungo tempo e degenerato in avaria

Sintomi:

Etano

Metano

Basso rapporto O2/N2Monossido di carbonio (CO)

Trattamenti olio




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Ispezione post-mortem di guasto T1-T2 : il solfuro di rame non la causa del guasto, ma un chiaro indicatore di surriscaldamento di un fase.




Ispezione post-mortemdi guasto T1-T2 : scurimento e carbonificazione della cellulosa




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Guasti T3 : monitoraggio e ispezione

Definizione Un guasto tipo T3 descritto nella norma IEC 60599 come guasto termico sopra i 700 C, con carbonizzazione dellolio, decoloramento del rame (>800C) or fusione del rame (>1000C)

Monitoraggio Sensori DGA On-line (multi-gas)

DGA regolare

Termografia IR (talvolta utile)

Test elettrici (come conferma dellanomalia)



Monitoraggio DGA Guasti termici di tipo T3 (> 700 C) sono sovente indotti da un difetto nei contatti, e possono evolvere molto rapidamente. In questi casi, il monitoraggio on-line dei gas lunico modo per intercettare il guasto, poich la sua evoluzione pu essere assai pi rapida della frequenza di controllo. I guasti T3 solitamente formano Etilene come gas chiave.

Non tutti i dispositivi per DGA on-line monitoring possono intercettare i guasti T3.




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Monitoraggio di un guasto T3:

Gas Data16/07/2005

29/07/2005

Allerta On-lin

e DGA

09/02/ 2006 Rid

uzione del

carico

15/02/ 2006 T

est e

lettrici

16/02/2006

17/02/2006

Ispezione fu

ori

servizio

Idrogeno l/l 0 0 1032 610 780 1092

Acetilene l/l 0 0 22 13 11 19

Metano l/l 0 0 2387 1369 1817 2634

Etano l/l 0 0 657 352 475 701

Etilene l/l 0 0 2322 1245 1680 2462

Installazione

1 controllo a 2 settimane

Allerta Hydran!!!

Monitoraggio di laboratorio a elevata frequenza




Ispezione di guasto T3 (prima della degenerazione in avaria!)

Guasto T3 posizionato alla base di un passante AT:

- Cattivo contatto tra la bandella e il passante

- Decolorazione del rame

- Residui di carbonizzazione dellolio




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Ispezione guasto T3 (dopo avaria)




Ispezione guasto T3 (prima dellavaria)

AllertadallHydran




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Test elettrici utili In caso di guasti tipo T3 in un contatto, la misura della resistenza di isolamento pu essere utile: una resistenza pi elevata su una fase pu localizzare il guasto

Termografia IR Una termovisione pu (raramente) localizzare il guasto: la base del passante coinvolto spesso pi calda della altre




Definizione La norma IEC 60599 definisce i guasti elettrici PD, D1 e D2: rispettivamente Scariche Parziali, Scariche a Bassa Energia e Scariche ad Alta Energia (arco di potenza)

Monitoraggio A volte sono impossibili da intercettare

Sensori DGA On-line (multi-gas)

DGA

Test elettrici

Guasti elettrici : monitoraggio e ispezione



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Sintomi Le scariche parziali e scariche a bassa energia spesso inducono la formazione di idrogeno come gas chiave. Il rapporto H2/CH4 viene suggerito come marker delle scariche parziali (se prossimo a 8-10), tuttavia il profilo dei gas spesso non univoco, e pu derivare da guasti compositi

I test elettrici sono essenziali a confermare la presenza di scariche parziali, e sono raccomandati in caso di sintomi di guasto (es: presenza di idrogeno)




Guasto D1 monitorato (degenerato in unavaria)




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Scariche tra gli schermi, con parziale fusione del metallo




Guasto tipo D2 (occorso senza alcun preavviso o sintomo)

Lunit era equipaggiata con un sensore on-line multigas

Guasto




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Ispezione post-mortem di guasto D2 Avvolgimento AT coinvolto




Evento di innesco: corto circuito tra spire nellavvolgimento BT




Ispezione post-mortem di guasto D2

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Informazioni dallispezione post-mortem

Ispezioni post-mortem (o post-failure) possono essere estremamente utili nellindividuare le cause dellavaria, soprattutto in caso di esistenza di altre macchine gemelle. Lispezione dovrebbe essere sempre fatta, compatibilmente con i costi che comporta

Un avvolgimento che ha subito avaria pu richiedere uno smontaggio completo per individuare le cause di guasto. Lesame spira per spira permette la raccolta di campioni rappresentativi di carta (DP, metalli, solfuri) e di conduttori (evidenze di depositi).



Uninvestigazione accurata permette una mappatura completa dellavvolgimento, in termini di degrado della cellulosa, evidenze di cattivo raffreddamento, presenza di depositi polari.

Per ottenere queste informazioni, solitamente necessario verificare:

Tipo di raffreddamento e verso di flusso dellolio nei canali di raffreddamento

Stato dei dotti verticali (OFAF or ODAF)

Posizione dei dischi di separazione

Geometria degli avvolgimenti




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Zona dellavaria localizzata mediante smontaggio spira per spira




Area del guasto

Settori radiali

Settori radiali

Anello equipotenziale

Spire superiori

Spire inferiori

Piano dei prelievi




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4 strati di carta

individuali

12 strati di carta

comuni

Geometria dei conduttori

4 strati di nastro di carta su ogni conduttore individuale

12 strati di carta comune ai conduttori della piattina doppia




Geometria degli avvolgimenti 15

10

15

17

17 conduttori doppi, nessun dotto verticale o spaziatore radiale (raffreddamento zig-zag)




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Mappatura della

contaminazione da solfuro

di rame (valutazione

visiva)




Area del guasto

Settori radiali

Settori radiali


Spire superiori

Spire inferiori

Mappatura della contaminazione da rame (analitica) Mappatura



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Mappatura del DP della carta

Mappatura



Area del guasto

Settori radiali

Settori radiali


Spire superiori

Spire inferiori

Disco spaziatore

Il monitoraggio di trasformatori in condizione di guasto utilizza principalmente i gas disciolti come parametro chiave. Altri strumenti di monitoraggio, come i test elettrici e la termografia, possono aiutare nella conferma e localizzazione del guasto.

Altri parametri dellolio possono essere importanti, specialmente per tenere sotto controllo il degrado dellapparecchio. In caso di presenza di additivi o sostanze corrosive, il loro monitoraggio fortemente raccomandato.

Lispezione interna pu essere una miniera di informazioni, e dovrebbe essere effettuata con precisi criteri. Linvestigazione di avvolgimenti guasti permette di individuare problemi di raffreddamento, deterioramento di materiali isolanti, e a volte comprendere il meccanismo di guasto.

Le informazioni ottenute sono essenziali per la gestione di parchi macchine con unit gemelle.

Conclusioni



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Grazie per la cortese attenzione

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