Componenti principali e struttura di un trasformatore immerso in olio- da 750 kVA

Il nucleo e gli avvolgimenti: il cuore elettromagnetico

L'efficienza di un trasformatore immerso in olio- da 750 kVA è determinata dal nucleo elettromagnetico e dagli avvolgimenti, che lavorano insieme per trasformare la tensione con una perdita di energia minima. Il nucleo è costituito da laminazioni di acciaio al silicio a grani orientati laminati a freddo-a grani orientati, comunemente assemblati con un metodo di giunzione a gradini-lap che riduce-le perdite di carico e abbassa il livello di rumore rispetto ai semplici giunti di testa. I lamierini sono rivestiti con uno strato isolante per limitare le correnti parassite e il nucleo completo è bloccato e messo a terra tramite un unico punto. Gli avvolgimenti sono disposti concentricamente attorno ai rami del nucleo, con l'avvolgimento di bassa-tensione più vicino al nucleo e l'avvolgimento di alta-tensione all'esterno di esso. Gli avvolgimenti in rame sono standard per questa classificazione a causa della loro bassa resistenza e robustezza meccanica, mentre l'alluminio è un'opzione per progetti sensibili al budget. Il sistema di isolamento dell'avvolgimento è progettato per la classe di tensione e testato per la rigidità dielettrica secondo IEC 60076-3.

Il serbatoio, l'olio isolante e il sistema di raffreddamento

Il serbatoio è il guscio strutturale che protegge la parte attiva e contiene l'olio isolante. L'olio svolge due funzioni: isola gli avvolgimenti del serbatoio e conduce il calore dal nucleo e dagli avvolgimenti alla parete del serbatoio. Il calore viene respinto all'aria circostante attraverso alette di raffreddamento o radiatori saldati al serbatoio, nella modalità ONAN con circolazione naturale di olio e aria. Laddove è necessaria una potenza nominale più elevata, è possibile aggiungere ventole per creare una configurazione ONAF che forza l'aria sui radiatori. Il serbatoio è sigillato con un coperchio con guarnizione e una valvola di scarico sul fondo consente il campionamento e il drenaggio dell'olio. Il livello dell'olio è mantenuto dal conservatore, un piccolo serbatoio ausiliario collegato al serbatoio principale, che permette l'espansione termica dell'olio al variare della temperatura.

Accessori e dispositivi di monitoraggio

Un trasformatore standard in olio-da 750 kVA è dotato di una serie definita di accessori che proteggono e monitorano l'unità:

Conservatore con sfiato disidratante al gel di silice che assorbe l'umidità dall'aria che entra nel serbatoio quando l'olio si contrae.

Relè Buchholz montato nel tubo tra il conservatore e il serbatoio principale, che rileva l'accumulo di gas e il rapido flusso di olio causati da guasti interni.

Dispositivo di limitazione della pressione che scarica la pressione interna eccessiva prima che il serbatoio possa deformarsi o scoppiare.

Indicatore di livello dell'olio magnetico che fornisce una chiara indicazione del livello dell'olio dall'esterno del serbatoio.

Indicatore della temperatura dell'olio con contatti di allarme e indicatore della temperatura dell'avvolgimento dove specificato, in modo che gli operatori possano monitorare le condizioni termiche.

Commutatore fuori circuito, in genere più o meno 2 del 2,5%, che regola il rapporto di tensione quando l'unità è diseccitata.

Boccole ad alta-e bassa-tensione che trasportano i collegamenti attraverso la parete del serbatoio, oltre a terminali di messa a terra e occhielli di sollevamento.

Ogni accessorio è dimensionato e selezionato per la classe 750 kVA e l'ambiente operativo del progetto.

Come i componenti lavorano insieme

Nel funzionamento normale, la corrente che scorre nell'avvolgimento primario crea un flusso magnetico nel nucleo, che induce tensione nell'avvolgimento secondario. Le perdite nel nucleo e negli avvolgimenti riscaldano la parte attiva e l'olio riscaldato sale per convezione naturale, trasferisce il suo calore alla parete del serbatoio e ai radiatori, si raffredda e ridiscende sul fondo. Il conservatore mantiene il livello dell'olio mentre l'olio si espande e si contrae, mentre lo sfiatatoio mantiene asciutta l'aria in entrata. Se si sviluppa un guasto interno, il relè Buchholz e il dispositivo di limitazione della pressione reagiscono prima che il serbatoio venga messo in pericolo e gli indicatori di temperatura avvisano l'operatore di un carico anomalo. L'intero assieme è testato e classificato secondo la serie IEC 60076, con i requisiti generali della norma IEC 60076-1 e i limiti di aumento della temperatura della norma IEC 60076-2.

Standard e requisiti di qualità

Il trasformatore immerso in olio- da 750 kVA è progettato, testato e contrassegnato secondo standard riconosciuti. La serie IEC 60076 definisce i requisiti generali, l'aumento di temperatura, i livelli di isolamento e la capacità di resistenza ai cortocircuiti-, mentre IEEE C57.12.00 e IEEE C57.12.10 forniscono requisiti equivalenti ampiamente utilizzati nei progetti nordamericani. I test di routine conformi allo standard IEC 60076-1 includono rapporto di avvolgimento, resistenza dell'avvolgimento, perdita e corrente a vuoto, perdita di carico e impedenza, test dielettrici e verifica dell'aumento di temperatura dove specificato. Gli acquirenti devono richiedere i rapporti dei test di tipo e i certificati dei test di routine con ciascuna unità per confermare la conformità alle specifiche dichiarate.

Domande frequenti

D: Quali sono i componenti principali di un trasformatore-immerso in olio da 750 kVA?

R: I componenti principali sono il nucleo, gli avvolgimenti, il serbatoio, l'olio isolante, il sistema di raffreddamento, il conservatore, le boccole, il commutatore e gli accessori di protezione e monitoraggio come il relè Buchholz, il dispositivo di limitazione della pressione, l'indicatore del livello dell'olio e gli indicatori di temperatura.

D: Perché il nucleo è realizzato in acciaio al silicio a grani-orientati?

R: L'acciaio al silicio a grani-orientati ha un'elevata permeabilità magnetica e una bassa perdita di isteresi lungo la direzione di laminazione, che mantiene basse le perdite in assenza di carico e il rumore. I giunti a gradino-a sovrapposizione riducono ulteriormente le perdite rispetto ai semplici giunti di testa.

D: Cosa fa l'olio all'interno del trasformatore?

R: L'olio isolante fornisce isolamento elettrico tra gli avvolgimenti e il serbatoio e trasferisce il calore dal nucleo e dagli avvolgimenti alle superfici di raffreddamento, dove l'aria lo rimuove.

D: Qual è la funzione del conservatore e dello sfiatatoio?

R: Il conservatore asseconda l'espansione e la contrazione termica dell'olio e lo sfiato del gel di silice asciuga l'aria che entra nel serbatoio quando il livello dell'olio cambia, impedendo all'umidità di contaminare l'olio.

D: Quali standard si applicano a un trasformatore-immerso in olio da 750 kVA?

R: Si applica la serie IEC 60076, inclusa IEC 60076-1 per i requisiti generali, IEC 60076-2 per l'aumento di temperatura, IEC 60076-3 per i livelli di isolamento e IEC 60076-5 per la resistenza ai cortocircuiti. IEEE C57.12.00 è il riferimento equivalente in Nord America.

D: Quali test di routine vengono eseguiti su questo trasformatore?

R: I test di routine conformi allo standard IEC 60076-1 includono rapporto di avvolgimento, resistenza dell'avvolgimento, perdita e corrente a vuoto, perdita e impedenza di carico e test dielettrici. La verifica dell'aumento della temperatura è una prova di tipo eseguita sul progetto.