Nell'apparecchiatura elettrica ad alta tensione sono presenti numerosi apparecchi a olio (come trasformatori, trasformatori, interruttori di circuito a olio). Il ruolo principale dell'olio isolante in queste apparecchiature è il seguente.

(1) affinché l'attrezzatura a olio abbia un buon circuito ciclico termico, al fine di raggiungere lo scopo di raffreddamento esotermico. Nel trasformatore immerso in olio, avviene attraverso l'olio che trasferisce il calore al trasformatore attraverso il serbatoio dell'olio e il dispositivo di raffreddamento, e poi tramite l'aria circostante o l'acqua di raffreddamento per il raffreddamento.

(2) Aumentare la fase per fase, la striscia per striscia, nonché la capacità di isolamento principale dell'apparecchiatura, migliorando la resistenza all'isolamento dell'apparecchiatura. Ad esempio, l'isolamento della presa di isolamento del circuito dell'olio tra gli stessi interruttori di circuito conduttivi.

(3) Isolare l’isolamento dell’apparecchiatura dal contatto con l’aria per prevenire l’ossidazione e l’immersione nell’umidità, per garantire che l’isolamento non venga ridotto. In particolare, i trasformatori e i condensatori devono essere isolati con olio isolante per impedire l’ingresso dell’umidità, ma devono anche riempire i vuoti presenti nel materiale isolante solido, in modo da rafforzare l’isolamento dell’apparecchiatura.

(4) Nel dispositivo del circuito dell’olio, oltre a isolare l’olio come mezzo isolante, serve anche come mezzo di estinzione dell’arco per evitare la sua espansione e favorire la sua rapida estinzione.

Olio isolante elettrico

(1) classificazione. Olio isolante elettrico, noto anche come olio elettrico, che comprende l’olio dei trasformatori, l’olio dei dischi di protezione dell’elettrodomestico, l’olio dei condensatori e l’olio dei cavi e altri 4 tipi di olio.

(1) L'olio per trasformatori è un olio a bassa viscosità, utilizzato nei trasformatori e in altre apparecchiature per il raffreddamento e l'isolamento.

(2) l’olio per interruttori di circuito è utilizzato per gli interruttori di circuito immersi nell’olio: un tipo di olio isolante che oltre a garantire l’isolamento e il raffreddamento, può anche svolgere un ruolo nell’eliminazione dell’interruzione del circuito generata dall’arco (spicchi).

(3) l’olio per i condensatori viene utilizzato nei condensatori (principalmente nei condensatori di potenza o nei condensatori elettrostatici), svolgendo il ruolo di impregnante isolante o di lubrificante a barriera all’umidità.

(4) l'olio per cavi viene utilizzato per l'isolamento dei cavi, l'impregnazione e il raffreddamento dell'olio lubrificante raffinato, oppure dell'olio lubrificante e di altri additivi espansivi (quali cera morbida, resina, polimero o asfalto, ecc.) della miscela. Tra questi, l'olio per trasformatori e l'olio per interruttori di circuito rappresentano circa l'80% dell'intero olio per apparecchi elettrici

Test di rottura dell'olio di isolamento (BDV Testing)

Perché effettuare il collaudo della rottura dell'olio del trasformatore?

È molto importante effettuare un test di resistenza alla pressione dell’olio isolante sul olio del trasformatore, poiché l’olio del trasformatore, in quanto mezzo isolante chiave nel sistema energetico, ha un impatto diretto sulla sicurezza di funzionamento e sulla durata di servizio del trasformatore. Di seguito sono riportati alcuni dei principali motivi per effettuare un test di resistenza alla pressione dell’olio isolante:

• Valutazione delle proprietà isolanti: La prova di resistenza alla tensione valuta se le proprietà isolanti dell’olio del trasformatore soddisfano i requisiti. Se le proprietà isolanti dell’olio si deteriorano, ciò può portare a una rottura elettrica e a un guasto dell’apparecchiatura.
• Prevenzione dei guasti: Con i test periodici è possibile rilevare tempestivamente eventuali problemi nell’olio, come l’umidità, le impurità o i prodotti invecchiati, impedendo così possibili malfunzionamenti e incidenti.
• Prolungamento della durata di vita degli apparecchi: Una buona isolazione riduce gli archi e le scariche parziali all'interno dell'apparecchiatura, prolungando così la durata di servizio del trasformatore.
• Monitorare il processo di invecchiamento: Durante il funzionamento, l'olio dei trasformatori invecchia e la prova della tensione consente di monitorare questo processo per garantire che l'invecchiamento dell'olio non influenzi le sue proprietà isolanti.
• Conformità agli standard di sicurezza: Le norme di sicurezza nel settore energetico impongono che gli oli dei trasformatori siano sottoposti a test periodici per verificare la resistenza alla tensione, al fine di garantire la sicurezza del funzionamento degli impianti.
• Mantenere la stabilità del sistema energetico: Le proprietà isolanti dell'olio di trasformatore sono fondamentali per la stabilità dei sistemi energetici. I test di resistenza alla pressione contribuiscono a mantenere la stabilità del sistema energetico.
• Influenza dei fattori ambientali: Come già accennato, gli oli dei trasformatori sono soggetti a influenze di ossigeno, umidità, alte temperature, luce solare, forti campi elettrici e impurità durante il funzionamento; tutte queste condizioni possono causare un deterioramento delle prestazioni dell’olio. Le prove di resistenza alla pressione consentono di valutare l’effetto di questi fattori sulle prestazioni dell’olio.
• Economia: Attraverso test e manutenzione periodici, i costi di riparazione e le perdite causate dalle interruzioni di corrente dovute a guasti dell'apparecchiatura possono essere ridotti, il che è molto conveniente.

La definizione del test di rottura dell’olio isolante (BDV Testing)

Il test di resistenza dielettrica dell’olio isolante dei trasformatori è una valutazione delle prestazioni elettriche definita come la misura della tensione massima che l’olio può sopportare tra due elettrodi in condizioni di prova specifiche prima che si verifichi la rottura elettrica. I risultati di questo test sono espressi in kilovolti per millimetro (kV/mm) e sono indicati come resistenza dielettrica o resistenza di isolamento. Questa misura è un indicatore fondamentale per valutare la qualità dell’olio isolante, il suo livello di contaminazione e il suo stato di invecchiamento. È essenziale per garantire il funzionamento sicuro dei trasformatori di potenza e prevenire i guasti elettrici.

Il principio del test BDV

Alcuni elettroni liberi sono presenti naturalmente nell’olio di trasformazione puro. Questi elettroni liberi fungono da punto di partenza per avviare il processo di rottura quando viene applicato un campo elettrico. In presenza di questo campo elettrico, gli elettroni liberi iniziano a muoversi. L’accelerazione di questi elettroni consente loro di acquisire energia sufficiente per urtare altre molecole o atomi, generando ulteriori elettroni liberi in un processo noto come ionizzazione da impatto.

Con l’aumento della forza del campo elettrico, più elettroni vengono accelerati e contribuiscono all’ionizzazione degli impatti, portando a un rapido aumento del numero di elettroni liberi. Quando la forza del campo elettrico raggiunge un livello critico, la quantità di elettroni liberi nell’olio diventa sufficiente a formare un canale conduttore, con conseguente perdita delle proprietà isolanti dell’olio e, in definitiva, la rottura del circuito.

Durante il test della tensione di rottura (BDV), la tensione applicata alla provetta di olio viene gradualmente aumentata fino a quando non si verifica la rottura, e il valore di tensione a questo punto viene registrato come tensione di rottura dell’olio.

Resistenza dielettrica dell'olio isolante

La resistenza dielettrica è una misura dell’olio isolante presente nell’apparecchiatura elettrica in grado di resistere alla tensione e di non essere danneggiato; inoltre, la valutazione delle prestazioni dell’olio isolante è un indicatore chiave di qualità positiva o negativa, in quanto può rivelare se l’olio è sporco, se contiene umidità e se è stato esposto all’invecchiamento, con conseguente diminuzione delle sue proprietà isolanti.

Tensione di rottura dell'olio

Definizione: La tensione di rottura è il livello di tensione a cui si verifica la rottura elettrica tra due elettrodi in condizioni di prova specifiche. La rottura elettrica avviene quando la forza del campo elettrico supera la resistenza isolante del materiale, causando la perdita delle proprietà isolanti e un improvviso aumento della corrente.

Fattori d’influenza:

• Fisicità del campo elettrico: Una maggiore intensità del campo elettrico porta a tensioni di rottura più elevate.
• Proprietà dei materiali: I diversi materiali isolanti presentano tensioni di rottura variabili.
• Temperatura: L’aumento della temperatura può ridurre la tensione di rottura del materiale isolante.
• Umidità: I livelli elevati di umidità possono ridurre la tensione di dissociazione di alcuni materiali isolanti.
• Forma e distanza degli elettrodi: la geometria degli elettrodi e la distanza tra di essi influenzano anche la tensione di rottura.
• Resistenza Dielettrica
• Definizione: La resistenza dielettrica è la massima intensità del campo elettrico che un materiale può sopportare per unità di spessore (o distanza) senza subire rottura. Essa è tipicamente espressa in kilovolti per millimetro (kV/mm) e serve come misura cruciale per valutare le proprietà di isolamento dei materiali.

Forma di calcolo:

Resistenza Dielettrica = Voltaggio di Frattura / Distanza tra gli Elettrodi

Fattori d’influenza:

• Tipo di materiale: I diversi materiali isolanti presentano caratteristiche di resistenza dielettrica diverse.
• Temperatura: La resistenza dielettrica diminuisce generalmente con l’aumentare della temperatura.
• Umidità: Un’umidità più elevata può ridurre la resistenza dielettrica di alcuni materiali.
• Materiale ed aspetto degli elettrodi: Anche il materiale e la forma degli elettrodi possono influire sulle misurazioni della resistenza dielettrica.
• La resistenza dielettrica è un parametro fondamentale nella progettazione e nella selezione dei materiali isolanti, in particolare nelle apparecchiature elettriche ad alta tensione come trasformatori, cavi e condensatori. I materiali con elevata resistenza dielettrica offrono una protezione isolante superiore, riducendo il rischio di rotture elettriche e migliorando la affidabilità e la sicurezza dell’apparecchiatura.

Come si misura la tensione di rottura dell’olio?

Passo per il tester di rottura dell'olio dei trasformatori

Il test della resistenza dielettrica dell’olio del trasformatore è una procedura sperimentale standardizzata utilizzata per valutare le proprietà isolanti dell’olio. Di seguito sono riportati i passaggi specifici per il test di pressurizzazione:

1. Preparazione:

• Assicuratevi che l'ambiente di test soddisfi i requisiti, come ad esempio il controllo della temperatura e dell'umidità nel range appropriato.
• Preparare bicchieri e elettrodi puliti, assicurarsi che non siano contaminati e che l’interno dei bicchieri e le superfici degli elettrodi siano asciutte.
• Prendete la quantità appropriata di olio e versatelo nella coppa per l'analisi, in modo che l'olio copra completamente l'elettrodo.

2. Imposta i parametri di test:

• Posizionare la provetta di campione sull'apparecchio di prova, assicurarsi che gli elettrodi siano correttamente installati e che la distanza tra gli elettrodi soddisfi i requisiti standard.
• Configurare l'apparecchio di prova per garantire che venga applicata una tensione AC a 50 Hz.
• Regolare il ritmo di aumento della tensione in modo che sia controllato a (2 ± 0,2) kV/s.

3. Iniziare il test:

• Accendere l'apparecchio di prova e iniziare a incrementare gradualmente la tensione.
• Osservate il voltmetro e l'ammorbimetro e registrate il valore della tensione quando la tensione raggiunge il punto in cui si verifica la rottura della barriera oleosa.

4. Registrare la tensione di dissociazione:

• Quando il divario di tensione si rompe, lo strumento di prova registrerà il valore della tensione in quel momento.
• La dissociazione si riferisce al fenomeno in cui il campione di olio perde le sue proprietà isolanti sotto l'azione del campo elettrico e la corrente aumenta bruscamente.

5. Ripetere il test:

Ripetete i passaggi precedenti per 6 prove separate, riempiendo nuovamente il campione di olio dopo ogni prova e assicurandosi che gli elettrodi e le piastre di campionamento siano puliti.

6. Calcolare il valore medio:

Aggiungi i valori della tensione di scissione ottenuti dai 6 test e dividi per 6 per ottenere il valore medio.

Questo valore medio rappresenta la resistenza dielettrica della provetta di olio.

7. Analisi dei risultati:

Il valore medio della resistenza dielettrica viene analizzato e confrontato con dati standard o storici per valutare se le proprietà di isolamento dell’olio campione siano deteriorate.

Se la resistenza dielettrica è inferiore al valore standard, potrebbe indicare che il campione di olio è sporco, umido o vecchio.

8. Relazione di prova:

Prepara un rapporto di prova che includa le condizioni di prova, i valori della tensione di dissociazione per ciascuna prova, i valori medi calcolati e eventuali anomalie riscontrate.