Le operazioni di commutazione sui trasformatori immersi in olio sono procedure di routine ma cruciali nel sistema di alimentazione. In qualità di fornitore affidabile di trasformatori immersi in olio, ho assistito in prima persona ai vari impatti che queste operazioni possono avere sui trasformatori e sulla rete elettrica complessiva. In questo blog approfondiremo i molteplici aspetti dell'impatto delle operazioni di commutazione sui trasformatori in olio.
Impatto elettrico
Sovratensioni transitorie
Uno degli impatti elettrici più significativi delle operazioni di commutazione sui trasformatori immersi in olio è la generazione di sovratensioni transitorie. Quando un trasformatore viene acceso o spento, si verifica un improvviso cambiamento nel circuito elettrico. Ciò può portare alla creazione di sovratensioni transitorie ad alta frequenza. Queste sovratensioni possono essere molte volte superiori alla normale tensione operativa.
Ad esempio, durante l'eccitazione di un trasformatore immerso in olio, la corrente di spunto può causare un rapido aumento della tensione attraverso gli avvolgimenti. L'entità della corrente di spunto dipende da vari fattori quali il flusso residuo nel nucleo, l'istante di commutazione e l'impedenza del sistema. Le sovratensioni transitorie di elevata entità possono sollecitare il sistema di isolamento del trasformatore. L'isolamento dei trasformatori immersi in olio, costituito da carta e olio, è progettato per resistere a un certo livello di sollecitazione di tensione. Sovratensioni transitorie eccessive possono portare a scariche parziali all'interno dell'isolamento, che nel tempo possono degradare le prestazioni dell'isolamento e infine causare guasti all'isolamento.
Correnti di spunto
Le correnti di spunto sono un'altra importante conseguenza elettrica delle operazioni di commutazione. Quando un trasformatore immerso in olio viene alimentato, una grande corrente di spunto può fluire attraverso gli avvolgimenti. Questa corrente di spunto può essere fino a 10 - 20 volte la corrente nominale del trasformatore. L'elevata corrente di spunto può causare stress meccanico sugli avvolgimenti del trasformatore. Le forze elettromagnetiche generate dalla corrente di spunto possono portare alla deformazione dell'avvolgimento. Se la deformazione dell'avvolgimento è grave, può compromettere le prestazioni elettriche del trasformatore e provocare addirittura cortocircuiti tra le spire.
Inoltre, le correnti di spunto possono anche causare problemi al sistema di alimentazione. Possono causare cali di tensione nel sistema, che possono influenzare altre apparecchiature elettriche collegate alla stessa rete. Per le applicazioni industriali, i buchi di tensione possono interrompere il funzionamento di apparecchiature sensibili come i controllori logici programmabili (PLC) e gli azionamenti a frequenza variabile (VFD).
Impatto termico
Aumento della temperatura
Le operazioni di commutazione possono anche avere un impatto termico sui trasformatori immersi in olio. Durante il periodo di corrente di spunto, l'elevata corrente che scorre attraverso gli avvolgimenti genera ulteriore calore. Il calore generato è proporzionale al quadrato della corrente. Sebbene la corrente di spunto sia un fenomeno transitorio, il flusso di corrente elevata a breve termine può causare un aumento significativo della temperatura negli avvolgimenti.
L'olio nel trasformatore svolge un ruolo cruciale nella dissipazione del calore generato negli avvolgimenti. Tuttavia, se la corrente di spunto è troppo elevata o se le operazioni di commutazione sono frequenti, l'olio potrebbe non essere in grado di dissipare il calore in modo efficace. Ciò può portare ad un aumento locale della temperatura negli avvolgimenti, che può accelerare l'invecchiamento dell'isolamento. L'invecchiamento dell'isolamento è un processo che dipende dalla temperatura e una temperatura più elevata può ridurre significativamente la durata dell'isolamento.
Degradazione dell'olio
Anche il calore generato durante le operazioni di commutazione può influire sulla qualità dell'olio del trasformatore. L'olio del trasformatore non viene utilizzato solo per l'isolamento ma anche per il raffreddamento. Le alte temperature possono causare l’ossidazione e la decomposizione dell’olio. L'ossidazione dell'olio porta alla formazione di morchie e acidi. I fanghi possono accumularsi nel trasformatore, bloccando i canali del flusso dell'olio e riducendo l'efficienza del raffreddamento. Gli acidi possono corrodere le parti metalliche all'interno del trasformatore, come gli avvolgimenti e il nucleo.
Impatto meccanico
Vibrazioni e rumore
Le operazioni di commutazione possono causare vibrazioni meccaniche nei trasformatori immersi in olio. La corrente di spunto e le forze elettromagnetiche associate possono far vibrare gli avvolgimenti e il nucleo. Queste vibrazioni possono generare rumore. Il livello di rumore di un trasformatore durante le operazioni di commutazione può essere notevolmente superiore al normale livello di rumore di funzionamento.
Vibrazioni eccessive possono anche causare usura meccanica dei componenti del trasformatore. Le vibrazioni possono allentare i collegamenti meccanici all'interno del trasformatore, come i bulloni di serraggio degli avvolgimenti e del nucleo. Collegamenti allentati possono portare ad un aumento della resistenza elettrica, che a sua volta può causare un riscaldamento locale e un ulteriore degrado del trasformatore.
Integrità strutturale
Le sollecitazioni meccaniche causate dalle operazioni di commutazione possono influenzare anche l'integrità strutturale della cassa del trasformatore. L'improvviso cambiamento delle forze elettromagnetiche durante la commutazione può creare onde di pressione all'interno del serbatoio pieno d'olio. Queste onde di pressione possono esercitare uno stress sulle pareti del serbatoio. Se il serbatoio non è progettato per resistere a queste sollecitazioni, può sviluppare crepe o perdite. Un serbatoio rotto o che perde può causare perdite d'olio, il che non è solo un pericolo per la sicurezza ma anche un problema ambientale.
Impatto sul sistema energetico
Stabilità del sistema
Le operazioni di commutazione sui trasformatori immersi in olio possono avere un impatto sulla stabilità del sistema di alimentazione. Come accennato in precedenza, le correnti di spunto possono causare abbassamenti di tensione nel sistema. I buchi di tensione possono influenzare il funzionamento di altri generatori e carichi nel sistema. Se il calo di tensione è grave e dura a lungo, può portare allo scatto dei relè di protezione, che possono causare interruzioni a cascata nel sistema di alimentazione.
Inoltre, le sovratensioni transitorie generate durante le operazioni di commutazione possono influenzare anche il funzionamento di altre apparecchiature nel sistema di alimentazione. Ad esempio, gli scaricatori di sovratensione possono attivarsi a causa di sovratensioni transitorie di elevata entità. Se gli scaricatori di sovratensione sono sottoposti a sollecitazioni eccessive, potrebbero guastarsi, compromettendo ulteriormente la protezione del sistema di alimentazione.
Misure di mitigazione
Per ridurre gli impatti negativi delle operazioni di commutazione sui trasformatori immersi in olio, è possibile adottare diverse misure di mitigazione. Uno dei metodi più comuni consiste nell'utilizzare resistori di pre-inserimento durante l'eccitazione del trasformatore. I resistori di pre-inserimento possono limitare la corrente di spunto aumentando gradualmente la tensione applicata al trasformatore. Ciò riduce lo stress sugli avvolgimenti e sull'isolamento.
Un'altra misura consiste nell'utilizzare la tecnologia di commutazione controllata. La commutazione controllata prevede la commutazione del trasformatore in un istante specifico della forma d'onda della tensione per ridurre al minimo la corrente di spunto e le sovratensioni transitorie. Questa tecnologia richiede sofisticati sistemi di controllo ma può migliorare significativamente le prestazioni del trasformatore durante le operazioni di commutazione.
Le nostre offerte
In qualità di fornitore di trasformatori immersi in olio, offriamo una vasta gamma di trasformatori di alta qualità, tra cuiTrasformatore di distribuzione immerso in olio da 10 KV,Trasformatore di potenza immerso nell'olio, ETrasformatore di distribuzione immerso in olio da 35 KV. I nostri trasformatori sono progettati per resistere agli impatti delle operazioni di commutazione. Utilizziamo materiali isolanti e tecniche di produzione avanzati per garantire l'affidabilità e la durata dei nostri prodotti.
Se operi nel mercato dei trasformatori immersi in olio o hai domande sull'impatto delle operazioni di commutazione sui trasformatori, ti invitiamo a contattarci per una discussione dettagliata. Il nostro team di esperti è pronto a fornirti le migliori soluzioni per le tue esigenze di alimentazione.
Riferimenti
- Gross, G. e Humpage, A. (2007). Analisi e progettazione del sistema energetico. Apprendimento Cengage.
- Arrillaga, J. e Watson, NR (2001). Qualità del sistema di alimentazione. John Wiley & Figli.
- Kundur, P. (1994). Stabilità e controllo del sistema di alimentazione. McGraw-Hill.