5_Maina_Monitoraggio e Ispezione Trasformatori Guasto_Verona2011
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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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21/10/2011
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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)
R. MAINA - Monitoraggio e Ispezione di
Trasformatori in Condizioni di Guasto
Analisi dellolio
Obiettivi del monitoraggio trasformatori mediante analisi dellolio Monitoraggio del degrado
Intercettazione di avarie
R. MAINA - Monitoraggio e Ispezione di
Trasformatori in Condizioni di Guasto
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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
R. MAINA - Monitoraggio e Ispezione di
Trasformatori in Condizioni di Guasto
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
R. MAINA - Monitoraggio e Ispezione di
Trasformatori in Condizioni di Guasto
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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
R. MAINA - Monitoraggio e Ispezione di
Trasformatori in Condizioni di Guasto
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
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Trasformatori in Condizioni di Guasto
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
Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione
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Monitoraggio DGA di un guasto tipo T1
Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione
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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
Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione
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Trasformatori in Condizioni di Guasto
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Guasto T1-T2 degenerato in avaria
Trattamento olio
Avaria
Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione
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Ispezione post-mortem di guasto T1-T2 : scurimento della carta, fusione dei contatti
Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione
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Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione
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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
Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione
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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.
Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione
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Ispezione post-mortemdi guasto T1-T2 : scurimento e carbonificazione della cellulosa
Guasti T1-T2 : monitoraggio e ispezione
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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)
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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.
Guasti T3 : monitoraggio e ispezione
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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
Guasti T3 : monitoraggio e ispezione
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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
Guasti T3 : monitoraggio e ispezione
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Ispezione guasto T3 (dopo avaria)
Guasti T3 : monitoraggio e ispezione
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Ispezione guasto T3 (prima dellavaria)
AllertadallHydran
Guasti T3 : monitoraggio e ispezione
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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
Guasti T3 : monitoraggio e ispezione
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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)
Guasti elettrici : monitoraggio e ispezione
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Guasto D1 monitorato (degenerato in unavaria)
Guasti elettrici : monitoraggio e ispezione
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Scariche tra gli schermi, con parziale fusione del metallo
Guasti elettrici : monitoraggio e ispezione
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Guasto tipo D2 (occorso senza alcun preavviso o sintomo)
Lunit era equipaggiata con un sensore on-line multigas
Guasto
Guasti elettrici : monitoraggio e ispezione
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Ispezione post-mortem di guasto D2 Avvolgimento AT coinvolto
Guasti elettrici : monitoraggio e ispezione
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Evento di innesco: corto circuito tra spire nellavvolgimento BT
Guasti elettrici : monitoraggio e ispezione
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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).
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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
Informazioni dallispezione post-mortem
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Zona dellavaria localizzata mediante smontaggio spira per spira
Informazioni dallispezione post-mortem
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Area del guasto
Settori radiali
Settori radiali
Anello equipotenziale
Spire superiori
Spire inferiori
Piano dei prelievi
Informazioni dallispezione post-mortem
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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
Informazioni dallispezione post-mortem
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Geometria degli avvolgimenti 15
10
15
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17 conduttori doppi, nessun dotto verticale o spaziatore radiale (raffreddamento zig-zag)
Informazioni dallispezione post-mortem
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Mappatura della
contaminazione da solfuro
di rame (valutazione
visiva)
Informazioni dallispezione post-mortem
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Area del guasto
Settori radiali
Settori radiali
Anello equipotenziale
Spire superiori
Spire inferiori
Mappatura della contaminazione da rame (analitica) Mappatura
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Mappatura del DP della carta
Mappatura
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Area del guasto
Settori radiali
Settori radiali
Anello equipotenziale
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