Come una centrale elettrica in una località remote ha riparato con successo un trasformatore che perdeva
I trasformatori a olio, invecchiando, spesso presentano perdite dovute alla ruggine, alla corrosione, ai difetti di saldatura e all’usura delle tenute. Durante il periodo di garanzia, la responsabilità della riparazione di queste perdite spetta in genere al fabbricante del trasformatore (OEM). Una volta scaduta la garanzia, i costi di riparazione delle perdite di olio del trasformatore ricadono invece sul proprietario della risorsa. Per le posizioni remote, queste sfide e questi costi sono amplificati, a causa dei limiti logistici e delle difficoltà di accesso per i tecnici esperti addetti alle riparazioni, alle apparecchiature di riparazione o a tecnologie affidabili. Questo articolo racconta come una centrale elettrica in una località remota dell’Asia meridionale abbia superato questi ostacoli grazie all’aiuto di un fornitore di assistenza tecnica e a un innovativo sistema di riparazione delle perdite dei trasformatori.
La sfida di una perdita di olio dal trasformatore
Un trasformatore di generazione da 70 MVA (GT) di una centrale idroelettrica situata in una località remota del Bhutan stava subendo perdite di olio dalla tenuta principale del serbatoio. Essendo scaduta la garanzia, l’OEM giapponese del trasformatore non poteva più fornire servizi di riparazione e manutenzione. Il gestore dell’impianto ha dovuto affrontare la sfida di trovare risorse economicamente convenienti per affrontare la riparazione delle perdite, resa ancor più complessa dalla posizione remota dell’impianto e dall’esclusivo design del serbatoio a campana del trasformatore. Questi fattori richiedevano un approccio alternativo prima di poter stabilire un piano completo di manutenzione e riparazione.
Schema 1: Confronto delle tipologie di progettazione dei serbatoi per trasformatori di potenza
Comprendere la situazione in Bhutan
Il Bhutan è un paese montuoso che confina con la Cina a nord e con l’India a sud e a ovest. Oltre alla posizione remota dell’impianto che ha aggiunto complicazioni logistiche per l’accesso all’impianto dei tecnici addetti alla riparazione, il particolare design del serbatoio a campana del trasformatore ha presentato ulteriori ostacoli tecnici. La soluzione standard per rimediare alle perdite dalla tenuta del serbatoio a campana sarebbe la sostituzione della tenuta stessa, una soluzione dispendiosa in termini di tempo e denaro. Inoltre, a causa di problemi nella catena di fornitura, non vi era la certezza della disponibilità di una tenuta di sostituzione, e questo ha reso quasi impossibile il processo di pianificazione della riparazione durante un arresto programmato. Non avendo personale esperto di manutenzione disponibile nelle vicinanze, il responsabile dell’impianto ha cercato soluzioni oltre i confini del Bhutan.
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La consultazione con uno specialista per riparare il trasformatore che perde
In previsione della scadenza della garanzia del trasformatore, il gestore della centrale idroelettrica aveva iniziato a pianificare potenziali riparazioni al trasformatore. A questo scopo, il responsabile e il personale tecnico in Bhutan avevano partecipato a una presentazione online da parte di Bhagyodaya Sales & Services (BSS) in India e del suo team di supporto tecnico, LeakXpert, sulle diverse strategie e sui materiali utilizzati per riparare le perdite di olio dei trasformatori. Facendo riferimento a questa presentazione, il responsabile dell’impianto contattò LeakXpert per valutare i servizi che potevano fornire per la perdita della tenuta del serbatoio a campana in Bhutan.
Poiché ogni scenario di perdita del trasformatore è unico, LeakXpert aveva bisogno di valutare la situazione in Bhutan in modo da poter fornire la soluzione migliore. I tecnici hanno chiesto al proprietario dell’impianto di fornire foto delle aree di perdita per iniziare il processo di definizione dell’approccio di riparazione più efficace.
Dopo aver valutato le foto di perdita della tenuta GT, LeakXpert ha confermato che le perdite potevano essere riparate. Un’opzione sarebbe stata seguire il processo tradizionale di sostituzione della tenuta principale. L’altra opzione era quella di sigillare la perdita sull’esterno del trasformatore utilizzando un sigillante per la riparazione delle perdite. L’aggiudicazione di questo contratto di riparazione sarebbe avvenuta tramite un processo di gara, quindi era fondamentale individuare un processo di riparazione efficiente.
Perché l’approccio tradizionale della sostituzione della tenuta è stato rifiutato
A differenza di altre tipologie di trasformatori, il design del trasformatore della centrale idroelettrica del Bhutan è capovolto, con la tenuta sul perimetro inferiore del serbatoio. Per sostituire la tenuta principale su questi tipi di trasformatori, l’intero serbatoio e la parte attiva del trasformatore devono essere sollevati dalla flangia inferiore del serbatoio. Questo processo di sostituzione è più complicato, poiché richiede attrezzature pesanti per il sollevamento e non può essere eseguito quando il trasformatore è sotto tensione. Il processo tradizionale di sostituzione di una tenuta difettosa in un trasformatore con questo specifico design del serbatoio a campana comporta:
1 Disattivare l’alimentazione del trasformatore
2 Estrarre l’olio dai serbatoi di stoccaggio ausiliari
3 Ricondizionare l’olio durante la sostituzione della tenuta per rimuovere l’umidità e i gas atmosferici a cui è stato esposto l’olio
4. Utilizzare attrezzature pesanti per il sollevamento pesante per accedere alla tenuta sul fondo del serbatoio
5. Installare una nuova tenuta
6. Rimontare e fissare il serbatoio alla base appena sigillata
7. Riempire il serbatoio del trasformatore con l’olio ricondizionato nella fase 3.
8. Riattivare l’alimentazione del trasformatore
A causa delle sfide legate alla sostituzione della tenuta in questo trasformatore, l’utilizzo di un sigillante per riparazioni progettato per le perdite dei trasformatori di potenza è stato ritenuto la soluzione più sicura, efficace e conveniente. L’operazione prevedeva la sigillatura del perimetro di 18 metri del coperchio del serbatoio a campana e delle 132 coppie di dadi e bulloni della flangia del serbatoio.
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L’utilizzo di un sigillante per la riparazione di trasformatori di potenza consentirebbe inoltre di ridurre i tempi e i costi della riparazione. Ad esempio, la riparazione della perdita della tenuta non richiede la rimozione, lo stoccaggio e il ricondizionamento dell’olio durante la sigillatura. Quindi si eviterebbero il ricondizionamento e il rabbocco dell’olio, che richiedono molto tempo. Inoltre, la riparazione può essere eseguita senza spegnere il trasformatore. L’unico aspetto negativo di questa scelta è che durante il processo di sigillatura l’olio perdeva ancora attivamente. Per superare questa sfida, è stata richiesta la selezione di un sistema sigillante durevole, la cui capacità di sigillatura non venisse compromessa in presenza di olio.
Nelle discussioni con il gestore dell’impianto sul modo migliore di procedere, LeakXpert ha illustrato in dettaglio le esperienze avute sul campo con altri sigillanti utilizzati apparentemente per riparare le perdite di olio del trasformatore. È stato riportato quanti di quei sigillanti avevano una reputazione di prestazioni scadenti, perché molti erano progettati per altre applicazioni, ad esempio per l’idraulica domestica o per le riparazione nel settore automobilistico. Questi sigillanti non avevano le importanti caratteristiche tecniche necessarie per una riparazione efficace delle perdite dei trasformatori e contenevano componenti incompatibili con le operazioni di produzione e trasmissione di energia ad alta tensione. LeakXpert ha però riconosciuto l’esistenza di una soluzione sigillante unica, specificatamente formulata per resistere alle condizioni operative dei trasformatori:PowerPatch® di Polywater®.
PowerPatch® di Polywater®: Un sigillante innovativo per la riparazione delle perdite dai trasformatori
PowerPatch è un sistema di riparazione permanente delle perdite con due componenti principali: uno stucco forte e a presa rapida utilizzato per sigillare le perdite attive e un sigillante in resina durevole. LeakXpert aveva lavorato con PowerPatch per oltre otto anni, portando a termine con successo centinaia di riparazioni di trasformatori in tutta l’India. Nel corso del tempo, PowerPatch è stato utilizzato esclusivamente da LeakXpert per riparare i trasformatori che perdono attivamente, compresi i sistemi con perdite dalla tenuta del serbatoio a campana.
L’uso di PowerPatch per le riparazioni di perdite di olio dai trasformatori presenta molti vantaggi rispetto ai sigillanti non adatti. Le caratteristiche più importanti di PowerPatch per la riparazione della perdita della tenuta in Bhutan sono state la capacità di:
• Mantenere l’aderenza sulle perdite attive di olio durante il processo di riparazione.
• Mantenere l’aderenza sotto sollecitazioni causate dalle vibrazioni e dall’espansione e dalla contrazione meccanica del trasformatore durante il funzionamento.
• Eliminare il potenziale di scariche parziali all’interno del trasformatore a causa delle sue proprietà dielettriche.
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Utilizzo di PowerPatch per la riparazione dei trasformatori
La proposta di utilizzare Polywater PowerPatch venne accettata e il team di LeakXpert si recò dall’India alla centrale idroelettrica in Bhutan per affrontare la perdita del trasformatore. Durante l’ispezione fisica, il team individuò 25-30 perdite attive nelle coppie di dadi e bulloni e in alcuni punti della tenuta, e 8-10 metri di perimetro del serbatoio senza perdite.
Una perdita di olio nei trasformatori che spesso sfugge è la migrazione di olio attraverso le filettature dei bulloni del serbatoio, che si verifica perché la connessione filettata fornisce una via naturale per la fuoriuscita dell’olio sotto pressione. Questo può diventare un problema significativo, in particolare dopo che la giunzione della tenuta è stata sigillata, poiché la pressione dell’olio aumenta e cerca percorsi di fuga alternativi. Una volta sigillata la giunzione della tenuta, la pressione dell’olio aumenta, causando la migrazione dell’olio attraverso qualsiasi percorso a bassa resistenza. Le filettature dei bulloni forniscono un percorso di questo tipo. Per evitare queste perdite, è stato necessario sigillare anche i dadi e i bulloni del serbatoio dell’olio.
Per riparare accuratamente le perdite del trasformatore, il processo è stato suddiviso in tre fasi:
1. Preparazione della superficie
La preparazione accurata delle superfici del trasformatore è stata fondamentale per garantire una tenuta di successo. In primo luogo, per massimizzare l’aderenza del sigillante alla superficie del trasformatore in acciaio era necessaria la rimozione di vernice, sporcizia, olio e corrosione incipiente. Quindi, le superfici sulle quali sarebbe stato applicato PowerPatch sono state abrase, aumentando la superficie di adesione di PowerPatch e rendendo la tenuta finale molto più resistente. I sei tecnici del team di LeakXpert hanno impiegato una mezza giornata per completare la preparazione della superficie.
2. Sigillatura delle aree non soggette a perdite
La fase successiva del processo di riparazione ha comportato la sigillatura degli 8-10 metri di aree del trasformatore non soggette a perdite. Il motivo per cui era necessario farlo era quello di creare una barriera che impedisse la migrazione dell’olio ad altre aree della giunzione della tenuta e ai dadi e bulloni del serbatoio a campana una volta sigillate le perdite attive. Queste aree non richiedevano l’uso di entrambi i componenti di sigillatura PowerPatch. È stato utilizzato solo il materiale PowerPatch permanente in resina, che ha fatto risparmiare tempo e materiali. Il team di LeakXpert ha completato la sigillatura delle aree non attive in 1,5 giorni.
3. Sigillatura delle perdite attive
L’ultima fase del processo di riparazione prevedeva l’arresto delle perdite attive e l’applicazione della sigillatura finale. Per prima cosa, sono state utilizzate salviette con solvente per rimuovere l’olio dalle superfici abrase. Successivamente, alle perdite attive è stato applicato lo stucco PowerPatch a presa rapida. Questo ha arrestato il flusso di olio, creando un breve intervallo di tempo per consentire al team di LeakXpert di pulire e preparare le superfici di perdita per la sigillatura finale con la resina permanente PowerPatch. Questa fase del processo ha richiesto al team di LeakXpert tre giorni e mezzo di lavoro. Alla fine, PowerPatch ha creato una sigillatura forte e continua lungo l’intero perimetro della giunzione della tenuta del serbatoio principale.
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La forza di PowerPatch: Massimizzare la vita operativa dei trasformatori
In totale, il team di LeakXpert ha completato con successo la riparazione in cinque giorni, con un sesto giorno dedicato al monitoraggio. Il gestore dell’impianto ha continuato a monitorare la riparazione nel mese successivo per confermarne l’efficacia. Poiché la tenuta non mostrava segni di perdite, il responsabile dell’impianto ha approvato la riparazione e ha specificato PowerPatch per eventuali future esigenze di riparazione delle perdite.
“(Il trasformatore) funziona ancora con successo con carichi diversi. Ha completato una stagione e funziona ancora bene senza problemi. Prenderemo in considerazione l’utilizzo di PowerPatch su altre attrezzature nella nostra centrale.” — Lobzang, Bhutan Hydro Plant Manager
La riparazione dei trasformatori della centrale idroelettrica del Bhutan ha evidenziato la impareggiabile versatilità di PowerPatch di Polywater, dimostrandone l’efficacia anche grazie alla collaborazione con il gli operatori esperti di LeakXpert. Questa soluzione innovativa ha garantito una riparazione durevole rispondendo nel contempo alle complesse esigenze di lavorare su trasformatori situati in una località remota. Questo approccio ha massimizzato le prestazioni e la durata di vita del trasformatore di generazione, riducendo al minimo i tempi e i costi di riparazione. Nell’affrontare le sfide specifiche delle perdite della tenuta del serbatoio a campana, PowerPatch ha fornito una soluzione affidabile e conveniente per la manutenzione sul campo di trasformatori remoti.
