Gli interruttori sono di gran lunga la principale fonte di eventi in una sottostazione, e un interruttore che non apre, o che apre in ritardo, lascia esposto tutto ciò che protegge. Questo video riassume sei webinar tecnici su interruttori e quadri: cosa si guasta, cosa sfugge alla manutenzione ciclica e cosa aggiunge davvero un sistema di monitoraggio continuo.
Punti chiave
- Tra l'83 e il 90 % dei problemi segnalati è di natura meccanica, per tutte le classi di tensione.
- I difetti si sviluppano tra un’ispezione e l’altra, e diversi non sono visibili in una prova con l’interruttore fuori servizio.
- La corrente della bobina di sgancio rispecchia il meccanismo: la diagnosi è un confronto con la firma in condizioni sane, non una soglia.
- Il relè di protezione descrive il guasto; il sistema di monitoraggio descrive l’interruttore.
- Con l’SF6, un manometro dà l’allarme solo quando si è già perso molto gas; nei quadri è l’isolamento a cedere, e a rilevarlo sono le scariche parziali.
Perché l’interruttore conta così tanto
Un’apertura lenta o mancata espone l’intero sistema alla corrente di guasto. Il malfunzionamento dell’interruttore è spesso la causa principale del guasto di un trasformatore, quindi un trasformatore è affidabile solo quanto l’interruttore che lo protegge. E un interruttore che resta chiuso per anni non dà alcun segno delle sue condizioni fino al giorno in cui gli si chiede di aprire.
È quasi sempre meccanico
I dati citati nelle varie sessioni provengono dalle linee guida EPRI per l’estensione della vita delle sottostazioni:
| Origine del problema | Quota dei problemi segnalati |
|---|---|
| Meccanica | 83–90 % |
| Circuiti ausiliari e di comando | 8–15 % |
| Circuito elettrico principale | 1–5 % |
Le cause principali sono la perdita di lubrificazione, la mancanza di manutenzione e l’invecchiamento, e il sintomo che si può effettivamente misurare è un tempo di interruzione rallentato.
Cosa sfugge alla manutenzione ciclica
I problemi si sviluppano tra un intervallo e l’altro: lubrificazione che si degrada e allunga il tempo di interruzione, guasto delle resistenze anticondensa e condensa nell’armadio di comando, perdite idrauliche e pneumatiche che provocano avviamenti eccessivi del motore, perdita di SF6 e ingresso di umidità da guarnizioni deteriorate, guasti delle bobine di sgancio e di chiusura, contatti ausiliari che si bloccano o si corrodono. La prova dei tempi e della corsa li individua, ma richiede l’interruttore fuori servizio, per cui si esegue di rado.
Ogni prova fuori servizio ha anche un punto cieco. La prova dei tempi e della corsa richiede una messa fuori servizio; la resistenza di contatto non vede l’usura dei contatti d’arco, perché i contatti d’arco non sono quelli misurati; il fattore di potenza risente delle condizioni ambientali e della contaminazione. La prova di prima apertura è quella che coglie ciò che sfugge alle altre.
La corrente della bobina è il meccanismo che parla
In servizio, la misura centrale è la corrente della bobina di sgancio. Ogni flesso della forma d’onda corrisponde a una parte del meccanismo che si muove: la corrente inizia a circolare attraverso il contatto 52a, il nucleo mobile raggiunge la velocità, urta il gancio di ritenuta, urta l’ammortizzatore e, infine, il 52a si apre e il circuito si interrompe. Acquisita a 128 campioni per ciclo, è risolta al millisecondo e memorizzata come forma d’onda sovrapponibile alla precedente.
Per questo la diagnosi è un confronto, non una soglia. Quando la lubrificazione si secca, la prima metà della forma d’onda è identica al riferimento in condizioni sane e tutto ciò che segue il gancio arriva in ritardo. Se si manovra l’interruttore una seconda volta, il tempo di interruzione migliora, e questa è proprio la firma di un problema di lubrificazione e non del gancio. Se non si interviene, la situazione peggiora progressivamente.
Relè o sistema di monitoraggio: uno descrive il guasto, l’altro l’interruttore
Il relè di protezione registra già l’apertura, quindi perché aggiungere altro? Perché dalla stessa apertura il relè fornisce il tipo di guasto, la distanza dal guasto, il tempo di interruzione per quel singolo evento e lo stato dell’interruttore, mentre il sistema di monitoraggio aggiunge ciò che il relè non vede: tempo d’arco e tempo di apertura, la forma d’onda della corrente della bobina, l’I²t cumulativo per polo (l’usura dei contatti che si accumula), l’energia del motore e quella immagazzinata, e lo stato delle resistenze anticondensa e dell’armadio.
Da ogni acquisizione si ricavano i valori su cui si giudica un interruttore: tempo di interruzione, tempo di apertura e di chiusura per ciascun meccanismo di contatto, tempo d’arco e riadescamenti.
Il gas: un manometro dà l’allarme quando se n’è già andato
Manometri e densostati richiedono che qualcuno si avvicini a leggerli, e danno l’allarme solo dopo una perdita significativa. Un sensore segue l’andamento della perdita, prevede i giorni mancanti all’allarme e al blocco, e trasforma la perdita di massa cumulativa nel rapporto sulle emissioni che deve essere presentato. Dovrebbe misurare insieme densità e punto di rugiada, non solo la pressione: la pressione varia con la temperatura, mentre la densità è ciò di cui l’apparecchiatura ha realmente bisogno.
Quando il gas viene analizzato e non solo misurato, le sessioni indicano quattro motivi — accettazione, sicurezza, modi di guasto, usura dei componenti — e una decisione finale: il gas non contaminato si stocca e si riutilizza, quello leggermente contaminato si filtra e si analizza di nuovo, e quello fortemente contaminato si rigenera o si distrugge.
Quadri: qui il nemico è l’isolamento
Nei quadri il modo di guasto cambia. Circa tre quarti dei guasti sono legati all’isolamento, causati da umidità, polvere, contaminanti ed età. I sintomi sono effetto corona, scariche superficiali (tracking) su sbarre e isolatori e, infine, la scarica disruptiva. I sensori di scariche parziali — condensatori di accoppiamento e TA a radiofrequenza — rilevano questi problemi dielettrici in fase incipiente. Eliminano anche un pericolo: meno motivi per estrarre un interruttore per le prove significano minore esposizione all’arco elettrico e minore usura dei connettori.
Su cosa concordano le sei sessioni
- Il guasto è meccanico e si sviluppa tra una visita di manutenzione e l’altra.
- Il relè descrive il guasto; solo il sistema di monitoraggio descrive l’interruttore.
- La diagnosi è un confronto con il riferimento di quello stesso interruttore.
- Il gas richiede di seguirne l’andamento, non un manometro che qualcuno deve andare a leggere.
- Il valore sta nel programmare le riparazioni invece di fare prove durante le messe fuori servizio.
Apparecchiature correlate
Il monitor delle prestazioni degli interruttori Dynamic Ratings BPM acquisisce in servizio le correnti delle bobine di sgancio e di chiusura. Per le prove fuori servizio, consultate i nostri analizzatori di interruttori, i rilevatori di perdite di SF6 e la gamma per la rilevazione delle scariche parziali. Se desiderate parlare del monitoraggio dei vostri interruttori, contattate i nostri ingegneri.