Un test tan delta del trasformatore è la cosa più vicina al nostro settore a un controllo sanitario di routine per l'isolamento. Invece di chiedersi solo se l’isolamento blocca ancora la corrente, misura quanta energia quell’isolamento spreca sotto forma di calore ogni volta che l’avvolgimento viene messo sotto tensione – e quella cifra inizia a muoversi molto prima che lo faccia un guasto.

Per chiunque sia responsabile di trasformatori di potenza in olio, unità di tipo a secco o boccole, sapere cosa misura il test, come eseguirlo correttamente e quali letture meritano una seconda occhiata ripaga rapidamente.

Cosa misura effettivamente il test Tan Delta del trasformatore

Ogni sistema di isolamento si comporta come un condensatore con una piccola perdita resistiva. In un condensatore perfetto, la corrente differirebbe la tensione esattamente di 90 gradi. L'isolamento reale perde parte di quel vantaggio e l'angolo di cui non è all'altezza è delta (δ). La tangente di quell'angolo - tan δ - è il rapporto tra corrente resistiva e corrente capacitiva.

La stessa grandezza appare sotto diversi nomi: fattore di dissipazione, tangente di perdita o fattore di potenza. Quando un tester riporta il fattore di potenza, è tan δ moltiplicato per il coseno di δ e poiché δ è piccolo i due numeri sono quasi identici nella pratica.

Due output sono importanti per ogni misurazione:

• Capacità — uno spostamento suggerisce che la geometria o il contenuto di umidità sono cambiati e spesso è il primo segnale di allarme.
• Delta dell'abbronzatura — un valore in aumento significa che le perdite stanno aumentando, solitamente a causa di umidità, invecchiamento, contaminazione o danni dovuti a scariche parziali.

Entrambi sono riportati come percentuali, quindi una lettura dello 0,5% significa tan δ = 0,005.

Perché una sola lettura della resistenza di isolamento non è sufficiente

La resistenza di isolamento e l'indice di polarizzazione sono ottimi test di screening, ma sono grossolani. Un avvolgimento può essere nell'ordine dei gigaohm ed essere ancora sufficientemente umido da invecchiare rapidamente. Tan delta reagisce molto prima all'umidità distribuita e alla lenta decomposizione di carta, olio e resina, motivo per cui le piante lo considerano uno strumento di tendenza piuttosto che un cancello di passaggio o fallimento. La regola di funzionamento è semplice: il numero assoluto conta meno della sua tendenza, e la tendenza conta meno del suo confronto con le unità sorelle misurate alla stessa temperatura.

Come viene eseguito il test Tan Delta del trasformatore sul campo

Modalità di prova che incontrerai

La maggior parte dei set di test automatici offre quattro configurazioni e sapere quale stai utilizzando spiega metà di qualsiasi risultato sorprendente:

• GST (prova con campione messo a terra) - la connessione standard per un avvolgimento con il serbatoio messo a terra.
• GST con protezione: devia la corrente di dispersione superficiale lontano dalla misurazione.
• UST (test su campione senza messa a terra): misura un avvolgimento mentre l'altro galleggia, utile per isolare quale avvolgimento si sta deteriorando.
• GSTg: mette a terra il campione attraverso il circuito di protezione, utile quando un avvolgimento non è saldamente messo a terra.

Una sequenza di prova pratica

1. Isolare e bloccare l'unità, scaricarla e lasciarla collegata a terra fino all'inizio del test. Registrare la temperatura ambiente e degli avvolgimenti.
2. Boccole e terminali puliti e asciutti; la contaminazione superficiale crea percorsi di perdita che sembrano avere un'elevata perdita dielettrica.
3. Collegare il cavo dell'alta tensione all'avvolgimento in prova e il cavo della bassa tensione come richiesto dalla modalità scelta, quindi verificare la messa a terra del serbatoio.
4. Applicare la tensione in incrementi, in genere 0,5, 1,0 e 1,5 volte la tensione di prova nominale, registrando il tan delta e la capacità man mano che le letture si stabilizzano.
5. Confrontare i gradini: un valore che sale con la tensione indica vuoti, contaminazioni o scariche parziali piuttosto che umidità uniforme.
6. Correggere ad una temperatura di riferimento, confrontare con le registrazioni precedenti e il rapporto di fabbrica, quindi ripetere per gli avvolgimenti rimanenti.

La correzione della temperatura non è facoltativa

La perdita dielettrica aumenta rapidamente con la temperatura, in molti sistemi raddoppia all'incirca ogni 10 °C. Una misurazione effettuata a 45 °C non può essere confrontata con una misurata a 20 °C senza correzione. Utilizzare la tabella nella norma applicabile o nel rapporto del produttore e annotare sempre la temperatura effettiva sul foglio di registrazione.

Il Lato Olio: Tan Delta del Liquido Isolante

L'olio del trasformatore viene valutato separatamente, solitamente in una cella dedicata secondo IEC 60247 o ASTM D924. L'olio fresco e secco mostra tipicamente un fattore di dissipazione ben inferiore a 0,005 a 90 °C. Una lenta deriva verso l'alto segnala prodotti di ossidazione, umidità o contaminanti disciolti, spesso prima che la tensione di guasto inizi a diminuire.

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La lettura del delta dell'abbronzatura dell'olio insieme alla tensione di rottura e al contenuto di umidità fornisce un quadro molto più chiaro di quello di ciascuno dei tre presi singolarmente.

Lettura dei numeri: intervalli indicativi

Le figure seguenti sono un riferimento per l'interpretazione piuttosto che uno standard di accettazione. La base di riferimento della tua flotta e la tendenza dei test precedenti hanno sempre la priorità.

Dove il test guadagna terreno: boccole e avvolgimenti ad alta tensione

Su un trasformatore da 110 kV o 220 kV, il passante è solitamente l'anello più debole ed è facile da monitorare poiché la capacità della targhetta fornisce un riferimento fisso. Un aumento di capacità superiore a qualche punto percentuale, insieme a un delta marrone chiaro che è aumentato dalla messa in servizio, significa quasi sempre ingresso di umidità o deterioramento della carta all'interno del passante.

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Gli avvolgimenti a questi livelli di tensione traggono maggiori vantaggi quando le letture a diversi gradini di tensione vengono confrontate con il riferimento di fabbrica rilevato prima della spedizione: tale riferimento è il documento più utile nella cartella del test.

Trasformatori a secco e in resina: regole diverse

Gli avvolgimenti in resina partono da un livello di perdita molto più basso e cambiano molto più lentamente rispetto all'isolamento in carta oleata, quindi le soglie si spostano. Valori prossimi allo 0,1-0,5% sono normali e un aumento del 20% rispetto alla lettura precedente merita attenzione, perché la resina non assorbe l'umidità in modo uniforme: entra attraverso crepe, delaminazione o terminazioni scarsamente sigillate.

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I collegamenti di protezione e le misurazioni UST aiutano in questo caso, poiché le perdite superficiali su un avvolgimento polveroso di tipo secco possono raddoppiare la perdita apparente senza alcun problema all'interno dell'isolamento stesso.

Suggerimenti pratici che mantengono i risultati affidabili

• Effettuare il test a una temperatura stabile, idealmente superiore a 10 °C, e lasciare stabilizzare la lettura prima di registrarla.
• Pulire prima le boccole, gli isolanti e le morsettiere; la contaminazione provoca la maggior parte dei falsi allarmi.
• Utilizzare un collegamento di protezione ogni volta che è plausibile una perdita superficiale: giornate umide, unità esterne, lunghi percorsi di dispersione.
• Mantieni la stessa modalità di test, gradini di tensione e riferimento di temperatura anno dopo anno in modo che la tendenza rimanga significativa.
• Registra la capacità ogni volta; un salto di capacità racconta una storia diversa rispetto al solo aumento delle perdite.

Test che vale la pena eseguire insieme ad esso

Tan delta ti dice quanto, raramente perché. Abbinandolo alla resistenza di isolamento e all'indice di polarizzazione, alle misurazioni della capacità su avvolgimenti e boccole, all'umidità e all'acidità dell'olio e all'analisi dei gas disciolti si colma questa lacuna. Il nostro Guida al test DGA copre in dettaglio l'interpretazione dei risultati dei gas.

Cosa guardiamo sul banco di prova

La costruzione di trasformatori per reti, impianti industriali, miniere e progetti rinnovabili offre ai nostri ingegneri un particolare interesse per questo test. Le decisioni sull'isolamento prese in fase di disegno (spessore della carta, livelli di olio, formulazione della resina, cicli di asciugatura) vengono tutte visualizzate in seguito come numeri su un record tan delta, e il progetto che inizia in basso e rimane basso per vent'anni è quello che vale il materiale extra.

Le unità che lasciano i nostri stabilimenti ad Hai'an vengono testate di routine rispetto ai dati di targa prima della spedizione e la linea di base viaggia con il trasformatore, quindi la prima misurazione sul campo ha qualcosa di onesto con cui confrontare. Se desideri saperne di più come costruiamo e testiamo i trasformatori , i nostri ingegneri sono lieti di parlare attraverso i dettagli.

Un test tan delta del trasformatore non ti dirà tutto su un sistema di isolamento, ma te lo dice in anticipo, in modo economico e senza lunghe interruzioni. Eseguilo in modo coerente, conserva i registri, correggi la temperatura e i numeri ti avviseranno dell'umidità e dell'invecchiamento molto prima che diventino un fallimento.