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Trasformatori isolati in estere: indagini diagnostiche preliminari

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Trasformatori isolati in estere: indagini diagnostiche preliminari

Sono stati analizzati con esito positivo gli effetti dell’interazione dell’olio estere vergine sulle risposte dielettrica del sistema isolante solido e ottica per la rivelazione di furfurale, per diverse tipologie di carta e di estere. Ѐ stato inoltre realizzato un circuito sperimentale che permette di svolgere analisi su campioni con degrado noto. L’uso di reti neurali per analisi di dati vibrazionali di trasformatori ha permesso di consolidare la procedura di taratura di un classificatore robusto in un caso binario (avvolgimenti stretti o allentati) e multi-classe (profilo di degrado del trasformatore).

I più recenti trasformatori di potenza inseriti nella rete elettrica nazionale sono isolati in olio estere. Gli oli esteri presentano una elevatissima biodegradabilità e un elevato punto di fiamma che rende i trasformatori isolati in estere meno esposti al rischio di incendio e in grado di operare anche in condizione di sovraccarico. Tuttavia, ad oggi, sono ancora poco indagati i fattori di innesco di un degrado accelerato del sistema isolante carta-estere, soprattutto durante un esercizio particolarmente gravoso del trasformatore. Un degrado accelerato del sistema carta-estere può incidere sull’aspettativa di vita di un trasformatore e può inoltre ripercuotersi negativamente sul serraggio degli avvolgimenti. Occorre quindi individuare metodologie diagnostiche in grado di rilevare precocemente indicatori di questo processo. In questo rapporto è stata verificata, con esito positivo, la possibilità di estendere l’applicazione delle metodologie diagnostiche, dielettrica e ottico-chimica, già sperimentate in precedenza in olio minerale, alla nuova matrice di olio isolante (estere). In particolare, è stata analizzato il comportamento dielettrico a diverse frequenze di un sistema isolante nuovo in carta-estere per due diverse tipologie di carta (tradizionale Kraft e termica Thermally Upgraded Kraft, TUK, entrambe essiccate in VP, Vapor Phase) e di estere naturale vergine. Da un confronto con misure in olio minerale si conferma che, rispetto all’olio minerale, la maggiore affinità per l’acqua degli esteri produce un aumento del fattore di dissipazione del sistema isolante solido soprattutto alle basse frequenze. A parità di olio isolante, invece, la risposta dielettrica non sembra dipendere dalla tipologia di carta ma dal processo di essiccazione della carta. Per quanto riguarda la metodologia ottico-chimica è stata analizzata la risposta ottica su standard di furfurale (2-FAL) in campioni di due famiglie di estere naturale, che risultano confrontabili con quella ottenuta in olio minerale. Sono stati inoltre analizzati gli effetti dello spessore dello strato sensibile polimerico realizzato con tecnologia a stampo molecolare (Molecular Imprinted Polymer,MIP) e di un lavaggio esteso dello stesso sulla qualità del segnale analitico. Gli spettri risultano più definiti se lo strato MIP è più sottile, mentre si ottiene un limite di detezione del sensore più basso dopo un lavaggio esteso. Quest’ultimo potrebbe migliorare la detezione di 2-FAL in particolare nel caso di degrado di carta TUK.
Si conferma la buona selettività del MIP per furfurale (2-FAL) nei confronti di un altro composto furanico, il 5-idrossimetil furfurale (5-HMF), nonostante la notevole somiglianza delle due molecole. In vista di una successiva validazione delle metodologie sopra citate su campioni in condizioni note e controllate di degrado è stato assemblato il circuito sperimentale che riproduce in modo semplice e originale le condizioni operative di un trasformatore isolato in estere e sigillato. Per aumentare l’affidabilità della diagnosi di guasti (allentamento degli avvolgimenti) di un trasformatore si è scelto di applicare metodi di classificazione basati su reti neurali (al posto delle Support Vector Machines) per l’analisi dei dati vibrazionali, al fine di consolidare la procedura di taratura di un classificatore robusto. Con il nuovo codice è stato inoltre affrontato, in via preliminare, un secondo e nuovo caso studio che è quello di trasformatori in resina sottoposto a stress termico. I risultati sembrano confermare come, anche per questi trasformatori, i dati vibrazionali portino informazione riguardo allo stato d’invecchiamento del trasformatore.

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