Storia della riparazione delle perdite dei trasformatori da Polywater^®

La riparazione rapida ed efficace delle perdite di olio o di SF₆ nei trasformatori è un momento cruciale se si vuole garantire una fornitura di energia elettrica costante e ridurre al minimo le perdite economiche sia per le aziende di servizi energetici che per i loro clienti. I programmi di manutenzione continua dei trasformatori sono essenziali per garantire l’affidabilità della produzione di energia elettrica e dei relativi servizi. In caso di perdite di olio dalla tenuta di un trasformatore, quando non è possibile sostituirla immediatamente, è necessaria una soluzione di riparazione rapida e affidabile in loco. La storia che segue sulla riparazione delle perdite di Polywater descriverà uno scenario che si verifica spesso sul campo: Riparazione di una perdita della tenuta del serbatoio a campana del trasformatore di generazione in India dove è stato utilizzato il sistema di riparazione perdite Polywater® PowerPatch® per riparare le perdite di olio e garantire una fornitura elettrica affidabile.

Problema di perdita di olio da risolvere

Una società di produzione di energia elettrica indiana si stava preparando a revisionare il suo parco trasformatori durante una chiusura annuale programmata. Venne rilevata una perdita d’olio dalla tenuta e dai bulloni del serbatoio a campana di un trasformatore di generazione (GT) da 260 MVA: un problema serio per la proprietà.

Opzioni di riparazione del cliente

Il proprietario del trasformatore aveva due opzioni a disposizione per riparare la perdita della tenuta: sostituzione della tenuta o riparazione della perdita della tenuta. La prima è un’opzione invasiva poiché è necessario rimuovere l’olio del trasformatore e sollevare la campana per sostituire la tenuta. La seconda opzione, la riparazione delle perdite della tenuta, è un processo non invasivo in cui la perdita viene riparata dall’esterno, eliminando la necessità di sollevare i componenti e rimuovere l’olio.

In questo caso, il trasformatore aveva fornito un servizio affidabile per oltre un decennio, ma il gestore non era tranquillo all’idea di esporre il nucleo del trasformatore all’ossigeno atmosferico e all’umidità, se si fossero utilizzate le tradizionali pratiche di sostituzione delle tenute. Inoltre, i costi di sollevamento della parte attiva del trasformatore e del trattamento dell’olio richiesti per l’opzione di sostituzione intrusiva sarebbero stati elevati. Il cliente voleva ridurre al minimo il rischio di aprire un trasformatore ben funzionante ed esporlo all’umidità atmosferica. L’opzione scelta per l’imminente chiusura doveva essere una tecnologia sigillante che consentisse di fermare la perdita senza dover trattare l’olio e senza dover sollevare la campana.

Aspettative minime/compromessi

Il team addetto alle operazioni e alla manutenzione (O&M) della società di produzione di energia elettrica aveva delle aspettative minime per il sistema di riparazione delle perdite delle tenute. Esse erano:

• La perdita di olio doveva essere fermata completamente
• La perdita di olio non si sarebbe dovuta ripresentare per un certo numero di anni (3-5 anni nella maggior parte dei casi) O almeno fino al successivo arresto programmato

Esperienze precedenti

Negli anni precedenti, il proprietario del trasformatore aveva fatto ricorso alle proprie squadre di riparazione per stringere i bulloni sul coperchio del trasformatore e arginare il flusso di olio. Questa operazione era stata eseguita così tante volte che un ulteriore serraggio sarebbe stato controproducente a causa del potenziale invecchiamento della tenuta. In passato, il cliente si era avvalso della propria squadra di riparazione e di appaltatori esterni per fermare le perdite di olio. Per queste riparazioni sono stati utilizzati diversi materiali sigillanti, che però non hanno funzionato bene con le perdite attive. Il materiale di riparazione della perdita d’olio più recente aveva iniziato a perdere in modo consistente da più punti, per cui era necessario identificare e approvare un materiale di riparazione più efficace.

Il responsabile della manutenzione dell’impianto di generazione aveva partecipato a un workshop sulla manutenzione dei trasformatori, TRAFOCARE, dove aveva visto una presentazione e un video su come riparare le perdite senza dover scaricare l’olio del trasformatore, utilizzando il sistema di riparazione delle perdite Polywater PowerPatch. Il responsabile della manutenzione si rivolse così a Polywater e al suo team applicativo locale, LeakXpert, per trovare una soluzione che sigillasse la perdita della tenuta.

Sistema di riparazione delle perdite PowerPatch

Il team applicativo ha innanzitutto presentato le capacità di Polywater PowerPatch per garantire che soddisfacesse i requisiti della riparazione da effettuare. PowerPatch è specificamente formulato per l’uso con apparecchiature elettriche ad alta tensione. Questo sigillante evoluto si basa sulla tecnologia multi-polimero e viene utilizzato per riparare sia le perdite di olio che quelle di SF₆. Ha le caratteristiche fisiche ed elettriche richieste per il funzionamento degli impianti di generazione di energia.

Di seguito sono riportate alcune delle caratteristiche di PowerPatch che ne fanno la tecnologia di riparazione delle perdite adatta a questa applicazione:

• PowerPatch ha proprietà dielettriche simili ad altri componenti presenti all’interno del trasformatore, come l’olio e l’isolante solido. Questa compatibilità riduce il rischio di scariche parziali e i relativi effetti dannosi sulle prestazioni del trasformatore.

• Flessibile e facilmente rimovibile, PowerPatch consente l’espansione e la contrazione causate da frequenti variazioni di carico e vibrazioni comuni. La sua elevata aderenza alla superficie riparata resiste a pressioni fino a 1,4 MPa sull’acciaio, per sopportare queste elevate forze meccaniche. Sebbene sia resistente, può essere facilmente rimosso se utilizzato come riparazione a breve termine.
• PowerPatch è resistente agli agenti atmosferici, come l’esposizione ai raggi UV, e alle temperature. È stato sottoposto a condizioni ambientali estreme, tra cui pioggia, neve, nevischio e raggi UV, con un intervallo di temperatura di utilizzo compreso tra -40 °C e 150 °C (-40 °F e 300 °F).

Queste caratteristiche di PowerPatch soddisfano i requisiti richiesti dal proprietario del trasformatore per garantire una produzione di energia affidabile. Tuttavia, prima di prendere la decisione definitiva se PowerPatch fosse la scelta giusta per la riparazione della tenuta, è stata richiesta una visita in loco per valutare l’ambiente fisico del trasformatore.

Le perdite di olio dai trasformatori sono tutte diverse. In molti casi il perimetro della campana del trasformatore può arrivare fino a 18 metri (60 piedi) di lunghezza e può contenere oltre 200 bulloni. Quando si ripara una perdita dalla tenuta, l’intera lunghezza della tenuta deve essere sigillata. Se viene sigillata solo l’area della perdita di olio, l’olio può migrare verso aree non sigillate e si creano altre perdite. Anche i bulloni che fissano il serbatoio al trasformatore devono essere sigillati. In caso contrario, una volta sigillato l’intero perimetro del serbatoio, l’olio seguirà il percorso che offre la resistenza più bassa e inizierà a fuoriuscire dalle filettature dei bulloni.

Tenendo presenti queste problematiche, il team LeakXpert ha visitato l’impianto di generazione ed esaminato il trasformatore per determinare la quantità di sigillante necessaria e per valutare eventuali punti di accesso fisico limitato all’area da sigillare. Il team di riparazione ha trovato alcune aree dietro i quadri di distribuzione che avrebbero reso difficile l’applicazione del sigillante. Il team di LeakXpert ha informato il cliente in merito a queste aree e questi ha accettato di rimuovere i quadri prima di iniziare la riparazione della tenuta. La visita ha inoltre rivelato che la rimozione del sigillante applicato in precedenza avrebbe richiesto molto tempo e fatica.

Rimozione del materiale sigillante precedente

Prima che il processo di riparazione potesse iniziare, il materiale sigillante che perdeva e che era stato applicato in precedenza doveva essere rimosso. In molti casi, questo processo di rimozione è la parte più dispendiosa in termini di tempo nella riparazione delle tenute. In passato sono stati utilizzati vari materiali difficili da rimuovere. Si va dai materiali gommati ai composti di resina dura. Devono essere tutti raschiati via con scalpelli o mole abrasive, un lavoro fisicamente impegnativo, che spesso lascia materiali residui sulla superficie da riparare, che devono poi essere rimossi con solventi detergenti aggressivi. Ciò rende la rimovibilità di PowerPatch un vantaggio se utilizzato come sigillo temporaneo su un trasformatore in attesa di parti di ricambio.

Il team di LeakXpert ha rimosso il vecchio materiale dal trasformatore in due giorni. Una volta rimossa, la superficie è stata pulita con un detergente ecologico. Era quindi giunto il momento di avviare la procedura per l’applicazione di PowerPatch.

Il processo di riparazione

Il processo di applicazione per sigillare la perdita della campana di compensazione è molto importante. La migrazione dell’olio lungo il percorso di minor resistenza è molto frequente. Per ridurre al minimo questo problema, invece di iniziare il processo di riparazione nei punti in cui si verifica la perdita attiva, vengono prima sigillate le parti del perimetro del serbatoio e i bulloni che non presentano perdite. Quindi vengono sigillate le lunghezze adiacenti a queste aree non soggette a perdite. Questo processo prosegue avvicinandosi sempre di più ai punti di perdita attiva. Una volta raggiunto il punto di perdita attiva, esso viene sigillato. Questo processo di sigillatura assicura che la perdita verrà completamente riparata, impedendo all’olio di migrare verso aree non sigillate lungo il perimetro del serbatoio.

Preparazione della superficie

Una volta rimosso il materiale applicato in precedenza, la superficie in acciaio su cui sarebbe stato applicato il PowerPatch doveva essere levigata e pulita. L’obiettivo di questa fase era rimuovere la vernice e la contaminazione che possono ridurre l’aderenza di PowerPatch all’area da riparare. Inoltre, la levigatura o la molatura della superficie metallica contribuiscono ad aumentare la superficie a cui aderisce il PowerPatch, conferendo maggiore resistenza alla tenuta. In molte riparazioni di tenute, la perdita sembra provenire da un punto specifico, quando in realtà la sua origine potrebbe essere molto lontana. LeakXpert, il team di esperti in riparazioni di Polywater, ha utilizzato la fase di preparazione della superficie per distinguere le aree di perdite attive contenenti veri punti di perdita da quelle che non ne mostravano.

Sigillatura delle aree non attive

I passaggi necessari nell’applicazione di PowerPatch dipendono dal tipo di perdita, attiva o non attiva. In una tipica riparazione di perdite di guarnizioni, la maggior parte del perimetro del serbatoio principale non presenta perdite attive, ma spesso è presente olio che è migrato dalle aree con perdite attive. Il processo di sigillatura delle perdite non attive è più semplice rispetto a quello delle perdite attive. L’olio accumulato nelle aree non attive deve essere pulito, dopodiché la resina permanente PowerPatch deve essere applicata direttamente sul metallo del trasformatore. Questo processo dovrebbe essere ripetuto più volte a lunghezze di 2-3 metri (6-10 piedi) fino ad avvicinarsi a una zona di perdita attiva. La resina permanente PowerPatch ha una forte adesione alla superficie metallica e polimerizza rapidamente. La polimerizzazione funzionale può essere raggiunta entro un’ora dall’applicazione a 20 °C (68 °F).
Sigillante per riparazioni PowerPatch: in questa riparazione è stata applicata la resina per riparazioni permanente bicomponente PowerPatch usando una cartuccia con un ugello di miscelazione. L’utensile applicatore è stato utilizzato per iniettare i componenti della resina dalla cartuccia nell’ugello di miscelazione. Nell’ugello vengono dosati con precisione e miscelati accuratamente per garantire prestazioni di tenuta affidabili. A differenza di altri sigillanti che richiedono la misurazione delle proporzioni e la miscelazione manuale, tutte le confezioni PowerPatch sono premisurate per offrire tempi di polimerizzazione, resistenza e durata costanti, per risultati di sigillatura eccellenti.

A volte è difficile sapere se la presenza di olio è dovuta a una perdita attiva o alla migrazione di olio da un’altra area interessata dalla perdita. Nel caso della riparazione della tenuta del trasformatore, il team di LeakXpert non era sicuro riguardo all’origine dell’olio in alcuni punti del perimetro del serbatoio. In queste aree è stato utilizzato il processo di riparazione delle perdite attive descritto di seguito.

Sigillatura delle perdite attive

Le perdite attive possono essere rilevate come infiltrazioni che si accumulano sulla superficie del trasformatore o come goccioline di olio che cadono dall’area della perdita. Nella foto della preparazione della superficie (passaggio 1), si possono vedere gocce d’olio che scendono dalla superficie preparata. Una volta sigillate le aree adiacenti prive di perdite, i punti di perdita attivi sono pronti per essere riparati.
La sigillatura delle perdite attive richiede un ulteriore passaggio. Questa fase ha lo scopo di arrestare la perdita attiva per consentire un’adeguata preparazione della superficie e l’applicazione del materiale permanente PowerPatch, come descritto nella sezione precedente. Dopo l’abrasione e la pulizia della zona della perdita, si applica uno stucco a presa rapida direttamente sulla perdita attiva e si mantiene una pressione manuale fino all’indurimento. In genere, a seconda della temperatura, ci vogliono dai 5 ai 7 minuti. Una volta indurito, si procede nuovamente alla preparazione della superficie, che comprende la levigatura, la molatura e la pulizia attorno allo stucco. Una volta preparata e pulita correttamente, la resina permanente PowerPatch viene applicata direttamente sullo stucco e poi stesa per un (1) cm (0,4 in.) oltre i bordi dello stucco in tutti i punti. Quando la resina PowerPatch si indurisce e si polimerizza, forma una tenuta resistente e duratura.

Riparare una perdita attiva può essere difficile, soprattutto per i team di riparazione inesperti. La vasta esperienza del team LeakXpert nell’uso dello stucco PowerPatch e del sigillante permanente PowerPatch per fermare le perdite attive ha consentito di sigillare la tenuta GT in modo rapido ed efficiente. E ciò che è più importante, PowerPatch ha offerto un’alternativa non invasiva alla tradizionale sostituzione delle guarnizioni, con un minore dispendio di tempo e denaro.

Riepilogo

Una manutenzione resiliente e conveniente della rete mediante tecnologie innovative come PowerPatch di Polywater contribuisce a tenere in buone condizioni di operatività i sistemi critici. Il proprietario del trasformatore ha scelto PowerPatch per la sua capacità di resistere a dilatazioni/contrazioni meccaniche e per la sua elevata rigidità dielettrica, che si adatta alle proprietà elettriche degli altri componenti del trasformatore. I processi invasivi richiesti per sostituire la tenuta di un serbatoio di olio di grandi dimensioni possono richiedere il doppio del tempo e risultare tre volte più costosi rispetto all’opzione di riparazione delle perdite di Polywater. Il sistema di riparazione delle perdite Polywater PowerPatch utilizzato da LeakXpert nella riparazione del trasformatore ha richiesto meno tempo ed è risultato meno costoso rispetto alla sostituzione convenzionale delle tenute e non ha esposto il nucleo ai gas atmosferici e all’umidità.

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Pubblicato originariamente su Transformers Magazine, Volume 8, Numero 2, 2021