I conservatori di trasformatori sono componenti essenziali per trasformatori di potenza in olioche agiscono come meccanismi vitali per la regolazione del volume dell'olio termico e l'isolamento atmosferico. Impedendo la contaminazione, l'ossidazione e l'ingresso di umidità, i conservatori prolungano in modo significativo la vita e l'affidabilità del trasformatore. Questa guida ne esplora la funzione, la struttura, i diversi tipi, le tecniche di tenuta e il ruolo che svolgono nel mantenimento dell'efficienza e della sicurezza operativa dei trasformatori.
1. Che cos'è un conservatore di trasformatori?
A conservatore di trasformatori, noto anche come serbatoio conservatore dell'olio del trasformatore o serbatoio di espansioneè una camera ausiliaria montata sopra il serbatoio principale del trasformatore. Permette di olio isolante all'interno del trasformatore di espandersi e contrarsi a causa delle variazioni di temperatura senza esporlo all'aria ambiente, mantenendo così la qualità dell'olio e la rigidità dielettrica.
2. Perché i conservatori sono fondamentali per le prestazioni dei trasformatori?
Il sistema di conservazione svolge diverse funzioni chiave:
Gestisce i cambi di volume dell'olio a causa delle variazioni di temperatura
Impedisce il contatto con l'aria esternariducendo l'assorbimento di umidità e l'ossidazione
Mantiene l'equilibrio della pressione all'interno della vasca del trasformatore
Protegge la qualità dell'olio isolante, assicurando prestazioni dielettriche a lungo termine
Supporta il funzionamento non presidiato nelle moderne reti elettriche
Consente un monitoraggio accurato del livello dell'olio e manutenzione proattiva
In questo modo, aiuta a massimizzare durata del trasformatore e riduce al minimo il rischio di guasti all'isolamento.
3. Componenti chiave di un sistema di conservazione dei trasformatori
L'assemblaggio standard di un conservatore comprende in genere:
Serbatoio del conservatore: Il serbatoio principale per l'espansione/contrazione dell'olio.
Separatore flessibile (vescica o diaframma): Impedisce il contatto tra olio e aria
Sfiato (con gel di silice): Assorbe l'umidità dall'aria in entrata
Indicatore del livello dell'olio: Controlla i livelli dell'olio per la sicurezza operativa
Valvola di sicurezza o serranda di pressione: Gestisce gli sbalzi di pressione dovuti a rapide variazioni termiche
Staffetta Buchholz (opzionale): Rileva l'accumulo di gas in condizioni di guasto
4. Tipi di conservatori di trasformatori
4.1 Conservatore di tipo ondulato (espansore metallico)
È il tipo più avanzato e ampiamente adottato nei moderni trasformatori sigillati.
Struttura e funzionamento:
Utilizzi soffietto metallico o tubi corrugati in acciaio inox come camere di espansione.
Completamente sigillato dall'atmosfera.
Compensa il volume dell'olio con espansione/contrazione meccanica del metallo.
Sottotipi:
Conservatore interno ondulato ad olio (verticale): Prestazioni più elevate ma volume maggiore.
Conservatore esterno ondulato a olio (orizzontale): Compatto, buona dissipazione del calore.
Vantaggi:
Eccellente tenuta; nessuna infiltrazione di umidità
Lunga durata (>20.000 cicli di espansione)
Rilevamento accurato del livello dell'olio senza false letture
Incorporato smorzatore di pressione migliora la sicurezza
Manutenzione ridotta; ideale per stazioni remote o non presidiate
4.2 Conservatore a capsula
Un progetto più vecchio che utilizza un vescica in gomma o nylon resistente all'olio (capsula) all'interno del serbatoio del conservatore.
Operazione:
La capsula si espande/contrae con il livello dell'olio.
L'aria passa attraverso un respiratore per mantenere l'equilibrio di pressione.
Sfide:
L'invecchiamento e la rottura della capsula sono comuni
Scarse prestazioni di tenuta a lungo termine
L'infiltrazione di umidità e aria porta a degradazione dell'olio
Diminuzione dell'utilizzo a causa di problemi di affidabilità
4.3 Conservatore a membrana
Questo progetto utilizza un diaframma flessibile (strati di gomma o sintetici) per separare l'aria dall'olio.
Costruzione:
Materiale multistrato (ad esempio, tessuto di nylon + neoprene + butadiene cianogeno)
Fornisce una barriera tra olio e aria
Limitazioni:
Sensibile alla qualità dell'installazione e all'usura del materiale
Elevata probabilità di perdita di olio o di rottura della membrana
Diminuzione della sicurezza nelle operazioni a lungo termine
Gradualmente abbandonati a favore di design ondulati.
4.4 Conservatore di tipo aperto
Il design più antico e basilare, che espone direttamente l'olio all'aria ambiente.
Principali svantaggi:
Rapida ossidazione dell'olio e assorbimento dell'umidità
Grave degrado dell'olio isolante
Alto rischio di guasti interni e di riduzione della vita del trasformatore
Ormai obsoleta per le applicazioni a media/alta tensione
5. Meccanismi di tenuta dei conservatori di trasformatori
Una corretta sigillatura è essenziale per proteggere l'olio del trasformatore dall'esposizione atmosferica.
a. Conservatore aperto (non sigillato)
Contatto diretto con l'aria
L'olio si ossida rapidamente; l'ingresso di umidità è frequente
Utilizzato solo in trasformatori a bassa tensione o obsoleti
b. Tipo di capsula (tenuta parziale)
Aria separata tramite vescica
Soggetto all'affaticamento della vescica e alle fessurazioni
Richiede un monitoraggio e una manutenzione frequenti
c. Tipo a membrana (tenuta migliorata)
Migliore tenuta rispetto alla capsula, ma l'invecchiamento del materiale rimane un problema
Sensibile alla qualità dell'installazione e della manutenzione
d. Tipo ondulato (a tenuta totale)
Tenuta migliore della categoria
Nessun falso livello dell'olio
Nessun contatto con l'aria; manutenzione ridotta
Resiste in modo affidabile ai cicli di temperatura e pressione
6. Variazioni di temperatura e compensazione del volume
L'olio isolante si espande quando viene riscaldato e si contrae quando si raffredda. Un conservatore deve:
Assorbono l'espansione dell'olio senza creare picchi di pressione
Compensazione del vuoto durante il raffreddamento
Impedisce all'aria di entrare nel serbatoio principale
Evitare il traboccamento dell'olio o la deformazione indotta dal vuoto
Tipi di cartone ondulato rispondono automaticamente alle variazioni termiche regolando il volume del soffietto, fornendo così un'adeguata protezione per la salute. compensazione in tempo reale e mantenere l'equilibrio del sistema.
7. Il ruolo del conservatore nell'affidabilità dei trasformatori
Un conservatore ben progettato migliora le prestazioni del trasformatore grazie a:
Mantenimento qualità costante dell'olio
Prevenire guasto elettrico a causa di umidità o bolle di gas
Ridurre al minimo ossidazione dell'olio e formazione di acidi
Protezione del nucleo e degli avvolgimenti dall'invecchiamento precoce
Riduzione dei tempi di inattività e della manutenzione non programmata
Sostegno a lungo termine affidabilità e stabilità della rete
8. Monitoraggio e manutenzione
Le ispezioni di routine e la manutenzione predittiva sono essenziali per ottenere prestazioni ottimali.
I compiti comprendono:
Controllo del livello dell'olio tramite indicatori o sensori
Sostituzione del gel di silice nei respiratori
Ispezione di vesciche/diaframmi per verificare l'eventuale presenza di usura o di danni.
Test degli interruttori di allarme per le soglie di livello dell'olio
Assicurarsi che non vi siano perdite d'olio dai raccordi o dalle valvole
I modelli sigillati ondulati richiedono in genere il minimo interventoche li rende ideali per le moderne utenze.
9. Note applicative: Considerazioni sul commutatore sotto carico
Evitare l'uso di conservatori metallici ondulati completamente sigillati su Serbatoi con commutatore sotto carico (OLTC)Il gas generato durante le operazioni di spillatura può accumularsi e compromettere il funzionamento. I conservatori OLTC richiedono meccanismi di ventilazione e di rilascio del gas che non sono adatti ai modelli a soffietto sigillato.
10. Conclusione: Scegliere il conservatore giusto
La scelta del conservatore appropriato dipende da:
Tensione e capacità del trasformatore
Condizioni ambientali (umidità, intervallo di temperatura)
Accessibilità alla manutenzione
Criticità operativa
Vita utile prevista e costi di gestione
Per la maggior parte delle applicazioni moderne, conservatori in metallo ondulato (sigillato) sono la soluzione preferita, in quanto combinano affidabilità, sicurezza e manutenzione ridotta.
