Il monitoraggio continuo protegge un trasformatore sulle Alpi

Per l'installazione di un trasformatore pesante in una località alpina l'azienda svizzera BKW ha dovuto affrontare diversi problemi di trasporto. Dopo aver superato queste sfide e installato il trasformatore, gli ingegneri di BKW hanno rilevato scariche di piccola entità in rapida diminuzione. In circostanze normali, avrebbero potuto restituire il trasformatore all'azienda, ma data la complessità e il costo di tale operazione, hanno optato per l'installazione dello strumento DGA OPT100 Optimus™ di Vaisala per garantire il monitoraggio continuo del trasformatore.

"I nostri test iniziali hanno dimostrato che il trasformatore funzionava bene", spiega Lukas Eggimann, ingegnere capo di BKW. "Le scariche, indipendentemente dalla loro entità, costituivano un potenziale rischio, per questo abbiamo installato il monitor DGA online per ricevere allarmi in caso di anomalie nel trasformatore".

Problematiche associate a un trasformatore installato in alta montagna

Per rispondere alla crescente domanda e aumentare la sicurezza e la resilienza dell'alimentazione elettrica nella regione svizzera di Gstaad, era necessario un altro trasformatore da 75 MVA, 220 kV/50 kV. Tuttavia, il sito di installazione sulle Alpi presentava notevoli problemi di accesso. Per arrivare al sito, occorreva percorrere strade ripide e passare su ponti non progettati per sopportare carichi così pesanti. 

Il trasporto del trasformatore ha richiesto due rimorchi agganciati e un veicolo semovente, per un carico utile complessivo di 123 tonnellate, superiore alla capacità di alcuni ponti. Ad esempio, poiché era impossibile evitare un ponte stretto con un limite di 32 tonnellate, è stato necessario costruire un'armatura prima dell'arrivo del trasformatore (foto).

Garantire l'affidabilità del trasformatore

Dopo l'installazione, i trasformatori BKW vengono sottoposti a un'accurata ispezione del team di diagnostica interno dell'azienda e della Commissione per l'ingegneristica e i test ad alta tensione (FKH). Queste valutazioni hanno rilevato scariche parziali, sebbene sia stata osservata una forte tendenza alla diminuzione nell'arco di 4-5 ore.

"Le cause di queste scariche sono varie" spiega Lukas. "Ad esempio, la causa può essere la presenza di minuscoli frammenti di metallo a seguito dell'attività di saldatura durante la fabbricazione oppure può dipendere da altri fattori, quali vuoti, bolle o umidità. Qualunque sia il motivo, il timore è che in seguito si possano trasformare in problemi seri con conseguenti guasti del trasformatore."

In fabbrica, il trasformatore era stato testato alla perfezione, le scariche si stavano riducendo rapidamente durante le misurazioni in loco e, dati i costi e la complessità, era impensabile restituirlo al produttore, quindi, per evitare qualsiasi rischio potenziale, è stato installato il monitor DGA Vaisala.

Per quale motivo serve il monitoraggio continuo?

Il metodo tradizionale di verifica dello stato delle prestazioni dei trasformatori è quello di raccogliere manualmente campioni di olio una volta all'anno e analizzarli in laboratorio. Questo metodo di campionamento dà un'indicazione dei gas disciolti e della qualità dell'olio in un determinato momento. I monitoraggi DGA continui, invece, sono in grado di rilevare i problemi immediatamente, prima che si aggravino. Con i monitoraggi continui è possibile rilevare le tendenze che consentono agli utenti, ad esempio, di correlare i livelli di gas con il carico del trasformatore. 

L'installazione dello strumento DGA OPT100 Optimus™ di Vaisala richiede meno di due ore e, grazie all'autocalibrazione e alla misurazione di riferimento IR, il dispositivo è in grado di fornire dati affidabili sull'andamento dei gas. L'estrazione di gas sottovuoto elimina le fluttuazioni causate dalla temperatura o dalla pressione dell'olio e l'ottica ermeticamente sigillata e protetta impedisce la contaminazione del sensore. L'umidità e l'idrogeno vengono misurati direttamente nell'olio con il sensore polimerico capacitivo a film sottile HUMICAP® e i sensori a stato solido. Va sottolineato che OPT100 misura la pressione totale dei gas disciolti nell'olio e rileva eventuali perdite d'aria nei trasformatori sigillati senza dover monitorare l'ossigeno, che può essere una misurazione fuorviante.  

"OPT100 è uno strumento per la riduzione del rischio", spiega Andreas Hilgers di Vaisala. "A Gstaad, viene usato da BKW per garantire che le problematiche minime rilevate nei test post-installazione vengano attenuate da un monitoraggio continuo affidabile. Alcuni clienti utilizzano i monitor DGA di Vaisala su tutti i nuovi trasformatori, mentre altri li installano solo quando, ad esempio, il trasformatore supera i test FAT, ma non il collaudo in situ".

È possibile integrare OPT100 nei sistemi SCADA delle società elettriche; il dispositivo è anche in grado di fornire comunicazioni autonome sicure. Lukas afferma: "È una caratteristica importante per la sicurezza informatica, perché l'aggiunta di uno strumento di questo tipo non deve offrire un ulteriore punto di accesso agli hacker".

Lukas ritiene interessante anche la facilità di installazione. "Certo, poter installare OPT100 in modo rapido e semplice è importante", spiega. "Ma un trasformatore ha una durata tipica di 40-60 anni, quindi è altrettanto importante poter rimuovere il monitor facilmente in un secondo momento".

Prestazioni fino a oggi

OPT100 è stato installato inizialmente nel 2022 e da allora sia il trasformatore sia il monitor DGA hanno funzionato bene, senza alcun segno di anomalia. È stata dimostrata una buona correlazione tra le misurazioni di OPT100 e i risultati dei campioni prelevati e testati da FKH, senza che siano emerse indicazioni di livelli aumentati di gas nell'olio del trasformatore.

In prospettiva

Tutti i trasformatori di BKW sono in ottime condizioni e vengono monitorati regolarmente tramite diagnostica offline e campionamenti dell'olio a scopo di analisi. Se i trasformatori presentano anomalie, innanzitutto viene ridotto l'intervallo di monitoraggio e, se persistono problemi, si prende in considerazione l'installazione di un dispositivo OPT100. "La nostra strategia di riduzione del rischio, quindi, consiste nell'intervenire quando si rilevano anomalie, proprio come avviene nell'assistenza sanitaria", dice Lukas. "I monitor DGA continui sono uno strumento essenziale nella strategia di gestione del rischio e OPT100 ha dimostrato di offrire l'affidabilità e la tranquillità necessarie, soprattutto la strada di accesso ha una capacità limitata di 32 tonnellate!".