Sviluppo e validazione di un metodo per il monitoraggio di isolatori passanti in alta tensione

Recent studies demonstrated that a big amount of failures on high-voltage transformers are caused by their bushings. By now, the control is a periodic check of their status, that even foresees the removal of the bushing from the transformer in order to analyze it. The purpose of this study is to find a new reliable and useful method for the on-line monitoring of these elements, in order to evaluate in a continuous way their electrical parameters, providing some reliable information about their health. In particular, we focused on capacitance and tanδ of the bushings in order to achieve the goal. So we made a current and voltage vectorial measurement at bushing’s tap by feeding it with a known voltage and so obtaining the impedance value in a polar form. This value is not only related to the bushing, but it depends on the whole structure of the station in which the transformer is located, so that it is important to discriminate the measurement variation between the ones caused by the bushing itself and the ones caused by other components. In fact, the aim is not the absolute measurement of the impedance, but its variation across the time and from this taking information for the sake of bushing’s health. Therefore, thanks to simulations, we found which were the limits of this method. In particular, we identified the critical elements for our measurement and we established the limit conditions in term of their impedance. Then a preexisting prototype was analyzed in order to find its critical components. After this analysis the measurement system was totally redesigned, replacing the critical componentsto obtain a more efficient prototype.

Alcuni studi hanno dimostrato che numerosi guasti che avvengono nei trasformatori di alta e media tensione siano imputabili agli isolatori passanti. Ad oggi la verifica dello stato dei passanti avviene ancora tramite una verifica periodica, che prevede anche la rimozione del passante stesso dal trasformatore per essere analizzato. Lo scopo di questo lavoro è trovare un metodo affidabile e vantaggioso per il monitoraggio on-line di questi elementi, in modo da valutare in modo continuativo alcuni parametri elettrici caratteristici dei passanti, che diano informazioni attendibili sul loro stato di efficienza. L’obiettivo è monitorare i parametri caratterizzanti i passanti, in particolare la capacità e il tanδ. A questo proposito si è scelto di effettuare una misura vettoriale di corrente e tensione alla presa del passante applicando alla stessa una tensione nota, così da ottenere il valore di impedenza in modulo e fase. Dal momento che l’impedenza dipenderà non solo dal passante, ma anche dagli altri dispositivi elettrici collegati, bisognerà discriminare le variazioni della misura dovute a variazioni dello stato del passante da quelle dovute a variazioni dello stato degli altri elementi. Il dato di interesse non è tanto la misura assoluta dell’impedenza, quanto la variazione della misura nel tempo e da questa dedurre informazioni sullo stato del passante. Perciò per mezzo di simulazioni sono stati determinati i limiti di applicabilità del metodo. In particolare sono stati identificati gli elementi più critici dal punto di vista della misura e stabilite le condizioni limite in termini di impedenza dei componenti. In seguito è stato analizzato un prototipo preesistente di sistema di misura individuandone le criticità. Sulla base di tale analisi è stato riprogettato completamente un nuovo sistema di misura in grado di effettuare in modo efficiente il tipo di misura richiesta dal metodo proposto.