Scariche parziali nei trasformatori immersi in olio: natura e cause comuni di livelli eccessivi di scariche parziali

01 Introduzione

Scarica parziale (PD) in immersione in olio Trasformatori di potenza Rimane una sfida riconosciuta a livello globale nel settore dei trasformatori. Numerosi produttori hanno subito perdite significative a causa di guasti correlati alle scariche parziali.

Il superamento dei limiti di rilevabilità (PD) può verificarsi durante i test in fabbrica, le ispezioni di terze parti o presso le sedi dei clienti. Individuare le fonti di PD è spesso come "cercare un ago in un pagliaio", il che comporta rilavorazioni che durano giorni o addirittura mesi, causando perdite di qualità sostanziali per i produttori o gli utenti finali.

Pertanto, è fondamentale diagnosticare scientificamente e identificare rapidamente le cause dell'eccessiva PD.

02 Definizione e natura

Sebbene non esista una definizione ufficiale, l'autore definisce il Parkinson come:
[Scarica che si verifica in punti localizzati all'interno di un trasformatore e che non ha ancora causato un'immediata rottura dell'isolamento o una scarica elettrica.]

Gli scenari di sviluppo personale variano notevolmente, ma condividono un'essenza comune:
[Difetti strutturali, di materiale o di fabbricazione nel sistema di isolamento causano una distorsione localizzata del campo elettrico che supera la rigidità dielettrica in quel punto, con conseguente scarica da ionizzazione ripetitiva, su scala micro e non penetrante.]

In sintesi, la natura delle scariche parziali risiede nella concentrazione localizzata del campo elettrico, che supera l'intensità del campo di innesco delle scariche parziali.

03 Cause primarie

In base ai meccanismi delle scariche parziali, qualsiasi fattore che causi campi elettrici localizzati eccessivi può innescare il superamento delle soglie di scarica parziale.

3.1 Ubicazione dei PD
Il morbo di Parkinson può avere origine da:

Boccole

 

Commutatori di prese OLTC/DETC

 

Conduce

 

Avvolgimenti

 

Componenti di messa a terra

 

Superfici isolanti/difetti interni

 

Olio per trasformatori

Siti più vulnerabili:Sacche d'aria nell'isolamento solido o bolle di gas nell'olio.
Motivo:In presenza di una sollecitazione di tensione, l'intensità del campo elettrico è inversamente proporzionale alla costante dielettrica (ε).

Isolamento della carta ε ≈ 4,4

 

Vuoto d'aria ε ≈ 2,0
→ Le cavità d'aria sperimentano un'intensità di campo circa 2,2 volte superiore.
Con bassa resistenza alla rottura (CA ≈2 kV/mm), vuoti/bolle diventano punti deboli per l'avvio del PD.

3.2 Tipi di PD
Tipi comuni di PD in Trasformatore immerso in olioS:

scarico di bolle di gas

 

scarica indotta dall'umidità(isolamento umido)

 

scarica dell'elettrodo affilato(punte dell'elettrodo ad alta tensione/terra)

 

scarica di potenziale galleggiante

 

Scarico dell'intercapedine d'olio a forma di cuneo

 

Scarico da particelle metalliche/contaminanti

 

Difetti di adesione(eccesso/colla di scarsa qualità nelle piastre di serraggio/anelli terminali)

Approfondimento chiave:

I superamenti dei limiti di prestazione (PD) sono raramente correlati alla progettazione (probabilità di circa lo 0,5%).
Oltre il 95% dei casi deriva da difetti di materiale, di processo o di fabbricazione.

Motivazione:Quando le sovratensioni (LI, LIC, SI, LTAC) vengono convertite in tensione di tenuta equivalente a frequenza di rete di 1 minuto (conversione DIL), tutti superano la tensione di prova PD (IVPD). L'isolamento principale/longitudinale è progettato per lo scenario di sovratensione più elevato.

NO.	Tipo PD	Posizione	Meccanismo	Casi comuni
1	Scarica dell'elettrodo acuto	Parti di serraggio, serbatoio, boccola di sollevamento, terminali a crimpare in piombo	Piccolo raggio di curvatura → elevata densità di carica → concentrazione di campo estrema	Bulloni non schermati in prossimità di elettrodi ad alta tensione; spigoli vivi sulla schermatura magnetica
2	Bolla di gas/scarico del vuoto	Bolle nell'olio / vuoti nell'isolamento solido	Costante dielettrica bassa (ε≈1) → elevata sollecitazione di campo + bassa rigidità dielettrica (2kV/mm)	Vuoto incompleto; riempimento rapido dell'olio; adesione eccessiva/scarsa negli anelli terminali/sfere di equalizzazione
3	Scarico indotto dall'umidità	Avvolgimenti, isolamento del nucleo, conduttori	L'umidità riduce la rigidità dielettrica del 60-70%.	Asciugatura inadeguata del nucleo; eccessiva esposizione all'aria ambiente durante l'assemblaggio
4	Scarica a potenziale flottante	Cartone pressato, supporti in piombo, shunt magnetici	Accumulo di carica → impulso di scarica improvviso	Schermatura magnetica non messa a terra; anelli elettrostatici mal collegati
5	Scarico di contaminanti	Acqua/fibre/particelle metalliche nell'olio	La distorsione del campo + l'acqua aumentano lo stress del campo di 2,9 volte	Filtrazione dell'olio inadeguata; nucleo contaminato; infiltrazioni di umidità

04 Anteprima

Comprendere le tipologie comuni di malattia di Parkinson, i meccanismi, le localizzazioni e i casi di studio è essenziale per una risoluzione mirata del problema.

Grazie alla combinazione con i principi di collegamento dei trasformatori, la progettazione strutturale, le caratteristiche della forma d'onda delle scariche parziali, la localizzazione della polarità e i test diagnostici, queste conoscenze consentono una rapida identificazione delle cause principali e riducono al minimo le perdite di qualità.