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La manutenzione della cabina di trasformazione MT/BT

In genere la fornitura in media tensione, da parte dell’ente distributore, rappresenta l’unica fonte di energia elettrica che permetta il regolare funzionamento di un’attività, sia essa produttiva o di pubblica utilità, escludendo le forniture di emergenza, che in genere, non sono in grado di assicurare il regolare funzionamento di tutto l’impianto. ‘impianto elettrico dell’utilizzatore ha origine nel “punto di consegna”, che rappresenta il confine tra l’impianto dell’ente distributore e quello dell’utente e da quel punto è responsabile l’utente. Leggi e norme prevedono l’obbligo di mantenere gli impianti elettrici efficienti, con un grado di sicurezza accettabile; per adempiere a quest’obbligo è necessario effettuare una costante, periodica, scrupolosa ed adeguata manutenzione preventiva e migliorativa.

Si ritiene opportuno evidenziare la necessità di realizzare periodicamente una manutenzione totale dell’impianto, con la messa fuori tensione del “punto di consegna”, in accordo con l’ente distributore, al fine di permettere una manutenzione di tutte le apparecchiature (anche dell’ente distributore) e condutture (linee in tondino di rame o cavo e relative terminazioni) di collegamento all’utente. La totale messa fuori tensione di tutto l’impianto permette di operare in assoluta sicurezza e realizzare un intervento completo di manutenzione.

La manutenzione in generale, oltre ad essere un obbligo di legge, deve essere finalizzata ad assicurare la continuità d’erogazione di servizi pubblici essenziali, (ospedali, mezzi di trasporto, banche, ministeri, ecc.), evitare danni irreparabili a beni inestimabili per cultura e storia nonché danni economici per mancata produzione.
Tra le leggi e norme (UNI e CEI) che si occupano di manutenzione, ricordiamo la norma CEI EN 60964, Classificazione CEI 17-21 “Prescrizioni comuni per l’apparecchiatura di manovra e di comando ad alta tensione”, che contiene importanti prescrizioni riguardanti la manutenzione, basata su un corretto rapporto di collaborazione con i costruttori delle varie apparecchiature. All’art. 10.3 la norma avverte che l’efficacia della manutenzione dipende essenzialmente dal modo in cui vengono predisposte le istruzioni da parte del costruttore implementate poi dall’utilizzatore.

L’articolo fornisce raccomandazioni sia per il costruttore sia per l’utilizzatore.
Al costruttore raccomanda il rilascio di un manuale di manutenzione e precisa quali informazioni deve contenere, all’utilizzatore che desidera effettuare la manutenzione direttamente, di assicurarsi che il suo personale abbia una qualifica sufficiente nonché una conoscenza dettagliata dell’apparecchiatura di manovra e di comando specifica.
All’utilizzatore la norma inoltre raccomanda la registrazione di una serie di informazioni sugli apparecchi, le date e il grado dei lavori di manutenzione eseguiti, la storia del servizio, le registrazioni periodiche delle operazioni eseguite, nonché altre indicazioni (per esempio operazioni di corto circuito), riferimenti a qualsiasi rapporto di avaria. Nel caso di avaria e difetti, raccomanda la stesura di un rapporto e di informare il costruttore, specificando le circostanze particolari e le misure adottate..

Tipologie tipiche delle cabine di trasformazione

Le cabine di trasformazione in funzione dell’epoca di realizzazione si possono suddividere in:
– cabina a giorno con apparecchiature elettriche ubicate in celle in muratura con reti metalliche anteriori;
– cabine costitute da quadri elettrici in media tensione con trasformatori in celle di muratura o in cofani metallici;
– cabine con struttura prefabbricata in muratura;
– cabine con struttura prefabbricata in metallo.

Schema elettrico di potenza e dei circuiti ausiliari
Le cabine possono presentare molteplici tipologie di schemi elettrici di distribuzione delle linee MT. Richiedono maggiore attenzione, per gli interventi parziali di manutenzione, quelle con distribuzione delle linee MT ad anello.
La tipologia dell’alimentazione dei circuiti ausiliari riscontrabile nelle cabine esistenti si può riassumere nella tabella 1 riportata a pag. 4.
Esaminiamo le apparecchiature elettriche più diffuse nelle cabine di trasformazione attualmente in esercizio e che necessitano di interventi di manutenzione, tenendo presente che le apparecchiature hanno subito, in questi ultimi tempi, una grand’evoluzione tecnologica, nella presente trattazione si ritiene evidenziare quelle più datate.

tensioni (V) sorgente rischi
230 V – 50 Hz Prelevata dalle sbarre
del quadro BT a valle
del trasformatore
Mancanza di protezione
sino alla chiusura dell’interruttore BT
230 V – 50 Hz Prelevata dalle sbarre
del quadro BT a valle
del trasformatore con
alimentatore con condensatori
Mancanza di protezione
dopo la scarica dei condensatori
230 V – 50 Hz UPS
(1)
Mancanza di protezioni se le batterie
non risultano efficienti al mancare
dell’alimentazione elettrica all’UPS
230 V cc batterie di accumulatori Mancanza di protezioni se le batterie
non risultano efficienti
da 24 a 110 V cc batterie di accumulatori Mancanza di protezioni se le batterie
non risultano efficienti

Trasformatori
I trasformatori possono essere isolati:
– con liquido isolante: olio minerale, fluido siliconico, fluido RTE/mp o ECOFLUID, Askarel o Apirolio (PCB), ecc.;
– in aria (a secco);
– in resina.
I dispositivi di protezione normalmente presenti sui trasformatori sono riassunti nella tabella 2 a pag. 6, unitamente ai controlli da eseguire secondo il tipo di isolamento.

Relè buchholz
Il relè buchholz ha la funzione principale di rilevare eventuali bolle di gas che si sviluppano all’interno del trasformatore a causa di un eccessivo riscaldamento o pressione dovuto a guasti. In generale i contatti elettrici sono due in ampolla di vetro, atti a sopportare una tensione da 24 a 220 V in c.a o c.c. con portata max di 2 A. Il primo contatto è utilizzato per dare un segnale di allarme, il secondo per lo “sgancio” dalla rete di alimentazione sia dall’alta tensione sia dalla bassa.
Particolari problemi possono sorgere dopo un trasporto del trasformatore, per la formazione di bolle d’aria all’interno del trasformatore stesso.

Temperatura
Il termometro a quadrante con contatti elettrici ha normalmente due contatti elettrici che possono sopportare una tensione variabile da 24 a 220 V in c.a o c.c. con portata da 0,25 A a 0,5 A.
Il primo contatto è utilizzato per dare un segnale di allarme, il secondo per lo “sgancio” dalla rete di alimentazione sia dal lato media tensione sia dal lato bassa. I trasformatori prevedono una temperatura ambiente di 40°C, con una sovratemperatura di 60°C, quindi una temperatura assoluta di 100°C. Si consiglia di tarare il primo contatto di allarme a 100°C e il secondo contatto di “sgancio” a 110°C per olio minerale, mentre per fluido siliconico, fluido RTE/mp o ECOFLUID si può tarare il contatto di allarme a 110°C e lo “sgancio” a 120°C. I trasformatori a secco o in resina possono essere corredati di solo termometro a quadrante con contatti elettrici o con sonde e centrali di controllo della temperatura negli avvolgimenti ed anche sul ferro.
Le centrali sono di tipo elettronico e molto sensibili alla tensione di alimentazione, pertanto è opportuno controllare periodicamente lo stato di funzionamento ed in modo particolare quando sono alimentate, direttamente e senza protezione contro le sovratensioni, dal secondario del trasformatore. In questo caso esiste la possibilità che la centrale venga danneggiata per sovratensioni dovute alla chiusura ed apertura dell’interruttore di alimentazione MT.

Livello Olio
Sul serbatoio è sempre inserito un indicatore di livello ed alcuni trasformatori sono corredati di un contatto elettrico di segnalazione di allarme per minimo livello del liquido. Si ritiene opportuno ricordare di non introdurre quantità di olio superiori al livello massimo riportato sul serbatoio, per evitare sovrapressioni ed uscite dell’olio in fase di massima potenza erogata dal trasformatore.

Altri dispositivi da controllare
Nelle cabine di trasformazione, con presenza di trasformatori con isolamento in olio o liquido infiammabile in quantità superiori a 500 kg, esiste la vasca di raccolta, che deve essere ispezionata ed eventualmente pulita e svuotata da acqua che in alcuni casi si accumula.
Se l’accumulo è dovuto ad infiltrazioni, la vasca deve essere impermeabilizzata. Deve essere controllato ed eventualmente pulito il sifone o altri dispositivi atti a non propagare l’incendio dell’olio nella vasca.
La manutenzione di un trasformatore richiede la conoscenza delle variazioni di tensione, che si possono verificare nel tempo, dovute generalmente ad incremento dei carichi sulle linee dell’ente distributore. Se queste variazioni di tensione risultano consolidate e di una certa rilevanza, sorge la necessità di agire sul commutatore di tensione del trasformatore.

Dati da rilevare
Per un’adeguata documentazione, necessaria alla manutenzione, i dati più importanti da rilevare sui trasformatorisono i seguenti:
– casa costruttrice;
– anno di costruzione;
– numero di matricola;
– tipo;
– potenza nominale;
– numero di fasi;
– tensione nominale primaria e secondaria;
– corrente primaria e secondaria;
– simbolo del collegamento;
– tensione di corto circuito;
– classe di isolamento;
– tipo di raffreddamento;
– numero gradini di regolazione del commutatore;
– percentuale della regolazione per ogni gradino di regolazione del commutatore;
– ulteriori tensioni al primario (se esistono);
– ulteriori tensioni al secondario (se esistono).

Interventi di manutenzione sui trasformatori in resina a secco
I trasformatori in resina ed in particolare quelli a secco con isolamento in aria sono soggetti al deposito di polvere e sporcizia nei canali di raffreddamento e tra le spire.
La polvere è trasportata dall’aria che circola in modo naturale o forzato, per il raffreddamento del trasformatore. Il deposito di polvere e sporcizia varia in funzione delle caratteristiche degli ambienti (puliti, sporchi, polverosi, umidi, ecc.) e in funzione delle frequenti e brusche variazioni di temperatura dovute alla repentina variazione del carico elettrico.
Gli avvolgimenti e i canali di raffreddamento dei trasformatori possono essere puliti dalla polvere e dallo sporco con getto di aria compressa secca a bassa pressione, oltre che con stracci asciutti nelle parti accessibili. In presenza di ambienti molto umidi è opportuno rivolgersi al costruttore.

Apparecchiature di comando protezione e sezionamento
Le apparecchiature di comando e protezione installate in cabine di consegna e/o di trasformazione possono essere a “giorno” fissate a parete oppure racchiuse in armadi metallici di costruzione normale o in grado di sopportare l’arco interno.
La protezione contro le sovracorrenti negli impianti in media tensione in generale sono realizzati con relè di massima corrente, che agiscono in modo diretto o indiretto sui dispositivi di apertura meccanici dell’interruttore, o elettromeccanici / elettronici, che agiscono sulla bobina di apertura dell’interruttore.

Rele meccanici di tipo diretto
I relè di tipo diretto agiscono direttamente su dispositivi meccanici, mediante aste isolanti, che provocano l’apertura dell’interruttore. I dispositivi che provocano l’apertura dell’interruttore sono denominati comunemente “sganciatori primari di massima corrente” e possono avere dispositivi di ritardo di tipo a freno fluido dinamico o a rotismi con campo di regolazione variabile da 0,6 a 1,2 x Ir, con ritardo da 1 a 5 s, oppure da 3 a 20 s ed intervento istantaneo (4-6- 8) x In. Si tratta di valori molto elevati rispetto alle attuali richieste degli enti distributori. Gli sganciatori che possono presentare qualche difficoltà nella manutenzione sono quelli a freno fluido dinamico, per i quali si deve prevedere la pulizia e la sostituzione del fluido, con caratteristiche di viscosità ben definite, e la regolazione di aperture difficilmente individuabili se non si dispone della relativa documentazione.

Relè elettromeccanici
I relè elettromeccanici sono di tipo indiretto, con bobine percorse dalla corrente derivata dal secondario del trasformatore di corrente (TA) e dispositivi di regolazione di tipo elettromeccanico, con ritardo cronometrico e relè ausiliario con contatti che alimentano la bobina di apertura
dell’interruttore.
La manutenzione oltre ad un’accurata pulizia può prevedere la verifica del funzionamento e dei relativi tempi di intervento facendo circolare una correntenota e regolabile dal riduttore di corrente al relè in prova.

Relè di tipo elettronico

I relè di tipo elettronico possono essere percorsi dalla corrente derivata dal secondario del trasformatore di corrente (TA) inseriti sulla linea o direttamente da trasformatori incorporati
nell’interruttore.
Per il primo tipo si può intervenire come sopra indicato mentre per il secondo tipo, più recente, le indicazioni sono reperibili dal costruttore.

trasformatori
con isolamento
dispositivo
di allarme
e protezione
per sviluppo gas
dispositivo
di allarme
e protezione
di temperature
controllo
livello
fluido isolante
controllo
fluido
isolante
altri dispositivi
da controllare
(3)
in olio minerale relè
(buchholz)
termometro
con contatti
elettrici
contatto
elettrico
analisi olio
(1)
filtro aria
con sali
igroscopici
in fluido isolante
siliconico
relè
(buchholz)
termometro
con contatti
elettrici
contatto
elettrico
analisi olio
(1)
filtro aria
con sali
igroscopici
in fluido Askarel
o Apirolio (PCB)
relè
(buchholz)
termometro
con contatti
elettrici
contatto
elettrico
(2) filtro aria
con sali
igroscopici
isolamento in aria sonda / e
di temperatura
isolamento in resina sonda / e
di temperatura

(1)Analisi della rigidità dielettrica con prelievo di circa un litro (minimo 3/4) di olio dalla parte Bassa del trasformatore, inoltre si deve rilevare con il sistema “Gascromatografico” la quantità di PCB contenuto nell’olio. Se il P.C.B. è superiore a 50 p.p.m. si deve fare denuncia alle rispettive ASL, entro il 30/12/2000, dato che l’ultimo decreto legge ha spostato la data della denuncia dal 30/12/1999 al 30/12/2000. Raccomandazioni per il prelievo:
– pulire accuratamente il rubinetto e tubo nella zona di prelievo del liquido eliminando il primo liquido uscito;
– assicurarsi che il recipiente sia in vetro, ben pulito ed asciutto;
– munire il recipiente di targa adesiva con riportati i dati di targa del trasformatore (casa costruttrice, tipo, anno di fabbricazione, potenza).
(2) Analisi del fluido Askarel o Apirolio. Si ricorda il DLgs 209/99 “Smaltimento del PCB/PCT” e relativo aggiornamento DL n° 500 del 30/12/1999.
(3) Gli essiccatori d’aria al gel di silice con indicatore di cobalto di colore blu, hanno lo scopo di filtrare e di deumidificare l’aria aspirata dal trasformatore, quando l’olio si contrae per diminuzione della temperature di funzionamento del trasformatore. Nell’essiccatore d’aria i sali sono di colore blu quando sono totalmente secchi, di colore azzurro quando sono parzialmente umidi e di colore rosa quando sono totalmente saturi di umidità. La rigenerazione dei sali può essere fatta con il riscaldamento, con aria calda e secca, a circa 150°C .

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