Power lines, pylons & wind turbines against evening sky

Prolungare la vita dei trasformatori per una rete sostenibile

a cura di Senja Leivo, Senior Industry Specialist presso Vaisala

Perché il monitoraggio online delle condizioni dei trasformatori è importante

Con l'accelerazione della transizione energetica, le reti elettriche affrontano sfide senza precedenti. L'elettrificazione dei sistemi di trasporto e riscaldamento unita al rapido diffondersi dei data center stanno causando un deciso aumento del consumo energetico,  destinato a raddoppiare nei prossimi 25 anni. 

I data center moderni, alimentati da intelligenza artificiale e servizi cloud, possono ciascuno assorbire tanta energia quanta una piccola città, aggiungendo un carico costante ed elevato a reti già sotto stress, le quali hanno subito un aumento del carico dinamico a causa della rapida crescita delle fonti rinnovabili e dell'espansione della generazione distribuita.

Tuttavia, queste crescenti esigenze arrivano in un momento in cui i parchi di trasformatori in molte regioni stanno invecchiando più rapidamente di quanto venga realizzata nuova capacità. La catena di approvvigionamento globale dei nuovi trasformatori è sotto pressione, con tempi di consegna ormai comunemente compresi tra i 18 e i 36 mesi. 

Di conseguenza, gli operatori di rete si trovano a gestire un divario di capacità, dovuto a infrastrutture invecchiate, carichi più dinamici e gravosi e apparecchiature sostitutive che possono richiedere anni per essere consegnate. In questo contesto, prolungare la vita dei trasformatori diventa sia una necessità per l'affidabilità sia un'opportunità per la sostenibilità.

Le infrastrutture datate devono confrontarsi con una rete elettrica sempre più complessa

I trasformatori progettati decenni fa per carichi stabili e prevedibili si trovano oggi ad operare in condizioni operative molto più complesse. La generazione da fonti rinnovabili introduce flussi di potenza variabili, le risorse energetiche distribuite causano schemi di carico irregolari, il trasporto elettrico aumenta la domanda di picco, e i data center aggiungono requisiti di carico elevati, continui e spesso in rapida espansione.

Queste pressioni combinate accelerano l'invecchiamento dell'isolamento, aumentano lo stress termico e accrescono il rischio di guasti, soprattutto nelle unità più datate, Il che significa che la manutenzione tradizionale, programmata a intervalli fissi, non riesce a stare al passo con questa nuova realtà. In questo contesto, ciò di cui gli operatori di rete hanno bisogno è una visibilità continua dello stato di salute dei trasformatori.

Prolungamento della vita operativa attraverso il monitoraggio delle condizioni in tempo reale

Dal punto di vista della sostenibilità e della resilienza della rete, il monitoraggio online offre vantaggi significativi:
  • Il rilevamento precoce aiuta a prevenire guasti catastrofici, evitare sprechi, ridurre l'impatto ambientale ed eliminare la necessità di sostituzioni urgenti.
  • La manutenzione mirata, basata sulle condizioni effettive dei trasformatori, può essere impiegata per prolungarne la vita e ridurre l’impronta di carbonio legata ai nuovi materiali e alla produzione di nuove unità.
  • Decisioni di carico ottimizzate, che permettono ai trasformatori di gestire in modo più sicuro l'andamento variabile della generazione elettrica rinnovabile e l’elevata e costante richiesta dei data center.
  • Una gestione del rischio affidabile, basata su dati concreti, minimizza le interruzioni e supporta un funzionamento stabile della rete.
  • Inoltre, il monitoraggio continuo fornisce la base dati per l’analisi predittiva, permettendo agli operatori di rete di stimare con maggiore precisione la vita residua dei trasformatori e di pianificare strategie di gestione degli asset più efficaci.

Il monitoraggio online , in particolare l'analisi dei gas disciolti (DGA),  è uno degli strumenti più efficaci per la valutazione dello stato di salute dei trasformatori, consentendo di prolungarne la vita utile. 

La misurazione continua dei gas nell’olio del trasformatore, per rilevare i primi segnali di punti caldi, stress termico, scariche parziali e guasti incipienti, trasforma essenzialmente un monitor DGA in uno strumento di monitoraggio in tempo reale dello stato di salute di un trasformatore, spesso in grado di rilevare problemi molto prima che diventino critici.

Colmare il divario di capacità attraverso ammodernamento e riqualificazione

A fronte dei lunghi tempi di consegna per i nuovi trasformatori, gli operatori di rete possono considerare, come strumenti aggiuntivi nella gestione della capacità, l'opzione del ricondizionamento e del rerating dei trasformatori.

Attraverso il ricondizionamento, che include processi come l'essiccazione dell'isolamento, il recupero dell'olio, la riparazione dei sistemi di tenuta, la modifica del sistema di conservazione, l'aggiornamento delle boccole, l'aumento della capacità di raffreddamento o talvolta persino i riavvolgimenti,  è possibile ripristinare i vecchi trasformatori a condizioni pari ai nuovi. Questo approccio è più rapido, significativamente più sostenibile e molto meno oneroso in termini di risorse rispetto all’acquisto continuo di nuove apparecchiature.

Il rerating, ovvero l’aumento sicuro della capacità di carico di un trasformatore, consente agli operatori di rete di far fronte alla crescente domanda derivante dall’elettrificazione e dai data center. Ma la rivalutazione del carico deve essere guidata dai dati delle condizioni in tempo reale. Il monitoraggio, in particolare DGA, dell’umidità e la modellazione termica,  può consentire agli operatori di sfruttare in sicurezza la capacità latente dei trasformatori, senza comprometterne la durata utile

Un percorso sostenibile verso il futuro

I trasformatori svolgono un ruolo centrale nella transizione energetica. Estendere la vita operativa dei trasformatori tramite il monitoraggio online è una delle misure più significative che le utility possano adottare per sostenere la crescente domanda derivante dall'elettrificazione, dall'integrazione delle fonti rinnovabili e dall'espansione dei data center. Ogni anno aggiuntivo di funzionamento riduce l'utilizzo dei materiali, riduce le emissioni e rafforza la resilienza della rete.

Con il continuo aumento del consumo elettrico, una gestione più intelligente degli asset diventa essenziale,  non opzionale. Il monitoraggio online fornisce agli operatori di rete le informazioni necessarie per gestire gli asset datati in modo sicuro, sostenibile e affidabile per i decenni a venire.

 

 


About the author

Senja Leivo leaning on a fence
Vaisala, Senja Leivo

Senja Leivo is the Senior Industry Expert at Vaisala, specializing in the condition monitoring of power transformers. With 25 years of international industrial experience, she plays a crucial role in integrating customer feedback into R&D. She’s been a key contributor to the development of Vaisala’s multi-gas DGA monitor from the very beginning.

An experienced speaker at industry conferences, Senja actively engages in international research collaborations, e.g. CIGRE and IEC working groups, and other initiatives focused on transformer condition assessment. Senja is also the Convenor of the new CIGRE JWG A2/D1.74 – Online moisture monitoring of transformers for ageing assessment.

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