La scarica parziale (PD) è il guasto potenziale più comune e insidioso nei trasformatori a secco realizzati in resina. È uno dei principali fattori di invecchiamento e guasto dell'isolamento, che spesso porta al guasto totale dell'apparecchiatura. Poiché molti guasti iniziali nei trasformatori a secco hanno origine da piccole scariche parziali, comprenderne le cause, i rischi associati e le tecniche di rilevamento è essenziale per garantire un funzionamento stabile delle apparecchiature.
Le cause profonde delle scariche parziali generalmente rientrano in tre categorie. Innanzitutto ci sono difetti nel processo di fabbricazione: durante la resinatura degli avvolgimenti, un'impregnazione inadeguata della resina può lasciare bolle d'aria, impurità o vuoti. Una volta che l'apparecchiatura viene alimentata, il campo elettrico si concentra in questi punti delle bolle, innescando una scarica parziale. In secondo luogo, problemi durante l'installazione in loco, come polvere residua, cablaggio disallineato o spazio di isolamento insufficiente, possono causare una distorsione del campo elettrico locale. In terzo luogo, l'invecchiamento operativo a lungo termine, esacerbato dall'esposizione prolungata a temperature elevate, umidità o sovraccarichi, può causare l'invecchiamento, la rottura e lo sviluppo di canali di scarico microscopici dell'isolamento in resina.
I pericoli posti dalle scariche parziali sono sia progressivi che distruttivi. Nelle fasi iniziali, scariche parziali minori non producono alcun rumore anomalo evidente o aumento della temperatura, rendendone difficile il rilevamento durante le ispezioni manuali di routine. Tuttavia, la scarica persistente a lungo termine erode gradualmente l'isolamento in resina, portando a carbonizzazione, fessurazione e delaminazione, mentre l'area interessata dalla scarica continua ad espandersi. Man mano che il guasto si intensifica, l'apparecchiatura potrebbe iniziare a emettere suoni anomali, subire aumenti eccessivi di temperatura e mostrare una diminuzione della resistenza di isolamento. In definitiva, ciò può provocare cortocircuiti negli avvolgimenti o guasti all'isolamento, causando tempi di inattività dell'apparecchiatura, bruciature o persino gravi incidenti di sicurezza.
Attualmente, il settore utilizza principalmente due tipi di rilevamento: test offline e monitoraggio online. Il test offline è una procedura standard condotta prima della messa in servizio o durante la manutenzione programmata. Implica l'utilizzo di un rilevatore di scariche parziali per applicare la tensione nominale agli avvolgimenti del trasformatore, misurando l'entità di eventuali scariche per valutare le condizioni dell'isolamento. Questo processo è un passaggio obbligatorio sia per i test di accettazione in fabbrica che per la messa in servizio in loco. Il monitoraggio online è applicabile alle apparecchiature critiche nei data center, nelle sottostazioni sotterranee e nei principali sistemi di distribuzione dell'energia industriale o commerciale. Installando sensori di scarica parziale (PD), il sistema raccoglie i dati PD in tempo reale, 24 ore al giorno. Ciò consente di avvisare tempestivamente di scariche anomale, consentendo l'identificazione proattiva di potenziali guasti e contribuendo a prevenire tempi di fermo imprevisti.
Per evitare sostanzialmente problemi legati allo scarico parziale, è essenziale mantenere uno stretto controllo sul processo di produzione, garantendo che la colata sotto vuoto della resina sia priva di bolle e impurità. Inoltre, il rispetto di adeguati standard di installazione in loco e l'esecuzione di manutenzioni e ispezioni regolari, come il controllo dell'invecchiamento dell'isolamento, dell'ingresso di umidità o dell'accumulo di polvere, possono prolungare significativamente la durata di servizio dei trasformatori a secco.
