Perché un trasformatore da 10 kV non può essere dotato di un parafulmine?

 

L'"effetto attrazione" che si ritorce contro

 

Un parafulmine funziona "attirando" a sé i fulmini, intercettando la scarica e conducendo in sicurezza l'enorme corrente fino a terra attraverso una calata dedicata. Questa è una strategia efficace per edifici e grandi sottostazioni. Tuttavia, per un trasformatore da 10kV la situazione è completamente diversa.

 

 

Quando si installa un parafulmine sulla struttura portante o sul portale di un trasformatore, si crea deliberatamente un punto preferenziale per la caduta dei fulmininelle immediate vicinanze del trasformatore. La corrente di fulmine, che può raggiungere valori di picco fino a 200 kA (forma d'onda 10/350 μs come definita dalla norma IEC 62305), viene poi convogliata direttamente nel terreno in prossimità del trasformatore. Se il sistema di messa a terra non è in grado di gestire istantaneamente questo massiccio impulso, il risultato è un drammatico aumento del potenziale di terra-un fenomeno noto come "aumento del potenziale di terra" o "tensione di ritorno di fiamma". Questa alta tensione può ritornare indietro dal sistema di terra attraverso l'involucro del trasformatore e negli avvolgimenti, bypassando il percorso di scarica previsto e distruggendo l'isolamento del trasformatore.

 

 

Poiché è vietato installare un parafulmine sul trasformatore stesso, come si protegge un trasformatore da 10 kV dai fulmini? La risposta sta in un dispositivo completamente diverso:lo scaricatore di ossido di metallo (MOA) .

 

Perché MOA è la soluzione, non un parafulmine

A differenza di un parafulmine, che attira i fulmini per proteggere una struttura da un colpo diretto, ail parafulmine è installato direttamente sulla linea elettrica– nello specifico, il più vicino possibile ai terminali del trasformatore. Il suo scopo non è attirare uno sciopero, ma deviare in modo sicuro la sovratensionecausato da un fulmine in un altro punto della lineaprima che possa entrare nel trasformatore e danneggiarne l'isolamento.

 

I MOA utilizzano la tecnologia dell'ossido di zinco (ZnO) e hanno una caratteristica volt-ampere altamente non lineare. Sotto la normale tensione operativa, si comportano come quasi-isolanti. Ma quando si verifica una sovratensione-indotta da un fulmine, la loro resistenza diminuisce drasticamente, creando un percorso a bassa-impedenza verso terra che devia la pericolosa sovratensione lontano dal trasformatore. I requisiti di installazione per gli scaricatori di linea aerea da 10 kV sono chiari: aggiungere un cuscino tra il manicotto in porcellana e l'anello fisso, mantenere una distanza tra fase-e-fase non inferiore a 350 mm e assicurarsi che il cavo conduttore sia il più corto e diritto possibile

 

Il principio di messa a terra "tre-in-uno".

L'efficacia della protezione contro i fulmini di un MOA dipende in modo critico da come è collegato a terra. ILMetodo di messa a terra "tre-in-uno".è obbligatorio: la calata di messa a terra dello scaricatore, l'involucro metallico del trasformatore e il punto neutro a bassa- tensione devono essere tutti collegati insieme e condividere un unico sistema di messa a terra comune. Proibire la messa a terra indipendente dello scaricatore non è facoltativo-è un requisito di sicurezza. Se lo scaricatore fosse messo a terra in modo indipendente, la corrente del fulmine potrebbe fluire attraverso il trasformatore stesso per raggiungere la terra principale, creando una differenza di tensione distruttiva attraverso l'isolamento

 

 

Anche la migliore installazione di parafulmini fallirà se il sistema di messa a terra non soddisfa i valori di resistenza richiesti.

Capacità del trasformatore	Massima resistenza di terra
100 kVA e inferiori	Inferiore o uguale a 10 Ω
Oltre 100 kVA	Inferiore o uguale a 4 Ω

 

 

L'installazione fisica dello scaricatore stesso deve rispettare specifiche rigorose per garantire prestazioni ottimali:

 

 

Distanza dal trasformatore: Lo scaricatore deve essere installato il più vicino possibile al trasformatore-idealmente direttamente sulle passanti ad alta-tensione-e tra il trasformatore e il fusibile ad alta-tensione. I risultati sperimentali confermano che più lo scaricatore è vicino al trasformatore, migliore è l'effetto di protezione.

 

Conduttore principale: Per i prodotti MOA con una tensione nominale pari o inferiore a 42 kV, il cavo di collegamento deve essere un filo di rame flessibile multi-filo con un'area trasversale-sezionale non inferiore a 16 mm² e il cablaggio deve essere il più corto e diritto possibile per ridurre al minimo l'induttanza.

 

Montaggio: Lo scaricatore deve essere installato verticalmente su una base stabile, con i cavi saldamente collegati e imbottiti tra il manicotto in porcellana e il telaio fisso per evitare sollecitazioni meccaniche.

 

Spaziatura delle fasi: Per gli scaricatori da 1–10 kV, la distanza tra fase-e-fase non deve essere inferiore a 350 mm per evitare scariche da fase-a-fase.

 

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