Cos'è un trasformatore VPI? Principio di funzionamento, vantaggi e applicazioni

A Trasformatore VPIè un trasformatore di tipo-a secco i cui avvolgimenti sono impregnati con resina sotto vuoto e pressione (Vacuum Pressure Impregnation), producendo un sistema di isolamento privo di vuoti-che resiste all'umidità, alla polvere e alle vibrazioni. Rispetto alle unità riempite di olio- elimina completamente il rischio di incendio e perdite, al prezzo di un involucro di sovraccarico più compatto - che lo rende la scelta preferita per installazioni interne e ad accesso pubblico- dove la sicurezza domina le specifiche.

 

 

Il nome è la specifica.Impregnazione sotto vuotoè un processo di produzione controllato applicato alle bobine avvolte di un trasformatore di tipo-a secco:

• Pre-asciugatura:la bobina avvolta viene riscaldata in una camera a vuoto per espellere l'umidità intrappolata nell'isolamento del conduttore e tra le spire.
• Infusione di resina:mentre è ancora sotto vuoto, viene introdotta una resina-priva di solventi (comunemente epossidica o poliestere) in modo da inondare l'avvolgimento dall'interno verso l'esterno.
• Ciclo di pressione:la camera è pressurizzata, spingendo la resina in profondità nell'inter-giro e nello strato isolante ed espellendo eventuali sacche d'aria rimanenti.
• Stagionatura:la bobina impregnata viene polimerizzata in forno-per polimerizzare la resina in un corpo isolante duro e omogeneo.

 

Ciò che l'acquirente riceve da questi quattro passaggi è un avvolgimento senza vuoti interni per ospitare scariche parziali, una superficie sigillata che respinge umidità e polvere e una bobina meccanicamente rigida che resiste alle vibrazioni di trasporto e alle forze elettrodinamiche di cortocircuito-.

 

 

Proprietà	Tipo VPI a secco-	Resina colata (bobina colata epossidica)	Olio-Immerso
Sistema di isolamento degli avvolgimenti	Impregnazione con resina sotto vuoto-pressione	Resina epossidica completamente colata attorno alle bobine	Olio isolante + carta
Rischio di incendio/esplosione	Nessuno (resina auto-estinguente)	Nessuno (resina auto-estinguente)	Presenti - perdite d'olio e pericolo di incendio
Resistenza all'umidità/polvere	Buono con custodia IP23+	Eccellente anche in condizioni di elevata umidità	Buono quando sigillato; è necessaria la manutenzione dello sfiatatoio
Classi di tensione tipiche	Classe 10 kV / 35 kV	Classe 10 kV / 35 kV (fino a livelli superiori)	Tutte le classi di distribuzione e potenza
Capacità di sovraccarico	Moderato (secondo IEC 60076-12)	Moderare	Più in alto, con regole di caricamento ben-documentate
Manutenzione ordinaria	Basso - pulire i condotti dell'aria, controllare le ventole	Basso - superfici pulite, controllare le ventole	Test dell'olio, boccole, conservatore superiori -
Applicazioni tipiche per interni	Sottostazioni, gallerie, industria	Edifici commerciali, data center	Cortili esterni, reti di servizi

Confronto secondo IEC 60076-11 (tipo a secco) e IEC 60076-1 (trasformatori di potenza). L'idoneità dell'applicazione deve essere confermata rispetto alle norme antincendio del sito e al profilo di carico.

 

 

3.1 Affidabilità in ambienti umidi e contaminati

L'umidità è il principale nemico dell'isolamento degli avvolgimenti. La superficie sigillata di un avvolgimento VPI fa sì che la condensa e la polvere conduttiva non raggiungano il rame, pertanto la resistenza di isolamento rimane stabile per anni di servizio in luoghi costieri, sotterranei e dell'industria di processo.

 

3.2 Scariche parziali basse

Poiché la resina riempie i vuoti che altrimenti si ionizzerebbero sotto stress, gli avvolgimenti VPI possono essere prodotti e testati secondo i limiti di scarica parziale della norma IEC 60076-11 (tipicamente inferiore o uguale a 10 pC alla tensione di prova specificata per trasformatori a secco). Un basso PD è un indicatore diretto della lunga durata dell'isolamento.

 

3.3 Sicurezza nei luoghi pubblici e densamente occupati

Niente petrolio significa niente scorte di liquidi infiammabili, niente contenitori di contenimento-del petrolio e nessun rischio di esplosione in caso di guasto. Questo è il motivo per cui i tipi VPI e a secco in resina colata-dominano le installazioni negli aeroporti, nelle metropolitane, negli ospedali, nei grattacieli-e nei centri commerciali-, dove le norme antincendio penalizzano le apparecchiature-riempite di olio all'interno.

 

3.4 Riduzione degli oneri di manutenzione

Il lavoro di routine è limitato all'ispezione visiva, alla pulizia dei condotti di raffreddamento, alla verifica del funzionamento della ventola e al controllo dei collegamenti. Non sono previsti campionamento dell'olio, controllo del livello del conservatore e programma DGA (analisi dei gas disciolti).

 

 

• Trasporto pubblico:sottostazioni di trazione e stazione metropolitana, terminal aeroportuali.
• Energia e processo:centrali elettriche, forniture ausiliarie minerarie, linee di processo industriali.
• Edifici e istituzioni:ospedali, grattacieli-torri commerciali, centri commerciali.
• Utilities e rinnovabili:sottostazioni di distribuzione indoor e forniture ausiliarie di impianti rinnovabili.

 

Combinazione di potenza nominale (kVA) e tensione (ad esempio. 10 kV / 0,4 kV) con gruppo vettoriale (comunemente Dyn11).

• Classe di isolamento e aumento della temperatura: classe F- (100 K) o classe H- (125 K) secondo IEC 60076-11.
• Limite di scarica parziale: confermare con il produttore l'accettazione del test inferiore o uguale a 10 pC.
• Involucro e protezione: IP20 per ambienti interni puliti, IP23 o superiore per ambienti esterni o polverosi.
• Livello di efficienza: verifica l'assenza di-carico e le perdite di carico rispetto a GB 20052-2020 o all'etichetta energetica locale.
• Raffreddamento: ventilatori ad aria naturale (AN) o ad aria forzata (AF) se il profilo di carico necessita di un margine di sovraccarico.

 

 

Cosa significa VPI nei trasformatori?

VPI sta per impregnazione sotto vuoto. Le bobine avvolte di un trasformatore di tipo-a secco sono impregnate con resina sotto vuoto e poi sotto pressione, in modo che la resina penetri completamente negli strati isolanti prima di essere polimerizzata. Il risultato è un avvolgimento-privo di vuoti, resistente all'umidità-con elevata resistenza dielettrica e meccanica.

 

Qual è la differenza tra un trasformatore VPI e un trasformatore in resina colata?

In un trasformatore in resina colata (bobina fusa epossidica) gli avvolgimenti vengono incapsulati versando resina epossidica attorno ad essi sotto vuoto, formando un blocco solido. In un trasformatore VPI le bobine pre-avvolte sono impregnate di resina sotto vuoto e pressione ma non sono completamente incapsulate in un blocco rigido. Le unità VPI sono generalmente più leggere, più facili da riparare e comuni nei progetti di classe H- (180 gradi); le unità in resina colata dominano nei servizi interni ad alta-umidità e alto-inquinamento. Entrambi sono di tipo-a secco e seguono la norma IEC 60076-11.

 

È possibile utilizzare un trasformatore di tipo a secco VPI-all'aperto?

Sì, a condizione che la custodia e il grado di protezione siano specificati correttamente. L'avvolgimento VPI stesso resiste all'umidità e alla polvere, ma il trasformatore completo deve essere fornito con un involucro adeguato (ad esempio IP23 o superiore con protezione dagli agenti atmosferici) per l'installazione esterna. Confermare la classificazione IP e il design della custodia con il produttore per le condizioni del sito.

 

In quali classi di tensione sono disponibili i trasformatori VPI?

I trasformatori a secco-VPI sono comunemente costruiti per sistemi di distribuzione di classe 10 kV e 35 kV, con valori nominali generalmente compresi tra 30 kVA e diversi MVA. Sono possibili classi di tensione più elevate, ma di solito sono progettate come unità in resina colata. Verificare il livello di isolamento (ad esempio LI 75 AC 28 per la classe 10 kV) rispetto a IEC 60076-11 o al codice di rete locale.

 

Riferimenti

1. IEC 60076-11:2018 - Trasformatori di potenza, Parte 11: Trasformatori di tipo a secco.
2. Trasformatori di potenza 60076-12 - IEC, parte 12: guida al caricamento per trasformatori di potenza-a secco.
3. GB/T 10228-2015 - (Parametri tecnici e requisiti per trasformatori di potenza di tipo-a secco).
4. GB 20052-2020 - (Valori minimi consentiti di efficienza energetica e gradi di efficienza energetica per i trasformatori di potenza).
5. Gamma di prodotti GNEE Electric - trasformatori di tipo a secco. gneeelectric.com/dry-tipo-trasformatore

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