Trasformatori di distribuzione a perdite ridotte.

Trasformatori di distribuzione a
perdite ridotte.
Francesco Colla; ABB PT
Per rispondere ad esigenze di efficienza ed
economicità, il trasporto e l’utilizzo
dell’energia elettrica richiede, che alcuni
parametri siano modificati, in generale
corrente e tensione.
A questo scopo sono adatte macchine
statiche chiamate trasformatori elettrici.
L’impiego del trasformatore, mutando
secondo convenienza i valori dei
parametri della potenza, consente,
infatti, di minimizzare quelle perdite che
avvengono nel trasporto dell’energia
elettrica.
Il rendimento del trasformatore è
molto elevato di solito superiore
al 98 %.
Le perdite di energia nei trasformatori sono
così suddivise:
Perdite a vuoto: sono quelle dovute
all’applicazione della tensione e sono
localizzate quasi esclusivamente nel
nucleo magnetico. Esse dipendono dalla
tensione e sono praticamente
indipendenti dalla corrente di carico e
possono essere ridotte principalmente
aumentando la sezione del nucleo
magnetico e/o utilizzando lamierini ad
alta permeabilità.
Perdite a carico: sono invece
prevalentemente dovute all’effetto Joule
che si verifica negli avvolgimenti del
trasformatore a causa del passaggio
della corrente. Esse sono proporzionali
al quadrato della corrente di carico.
In generale a parità di altre condizioni, le
perdite nel rame possono essere ridotte
aumentando la sezione dei conduttori.
Tecnologia costruttiva
Trasformatori isolati in resina
I trasformatori isolati in resina, sono stati sviluppati come una delle possibili
soluzioni volte a minimizzare i rischi d’incendio e conseguente
contaminazione dell’ambiente che possono essere connessi con
l’impiego di trasformatori isolati in olio. Inoltre per trasformatori che, se
realizzati olio conterrebbero più di 500 kg, la soluzione in resina evita
l’obbligo di realizzare una fossa di raccolta.
Le applicazioni tipiche sono:
„
Edifici ad alta densità abitativa
„
Centrali nucleari
„
Piattaforme per l’estrazione di idrocarburi
„
Navi
„
Impianti petrolchimici
„
Impianti di generazione eolica
„
Metropolitane
„
Ospedali
„
Centri commerciali, ecc.
Trasformatori isolati in olio
Per quanto riguarda la distribuzione
primaria e secondaria (mercato
Enel e municipalizzate) i
trasformatori sono nella quasi
totalità isolati in olio.
Tabella perdite dei trasformatori
innormaresina
CEI 14-12
Tabella perdite dei trasformatori
in olio
Tabella A – Serie a Perdite Normali
Potenza
nominale
Perdite a
vuoto
(kVA)
50
100
160
250
400
630
1000
1600
(2000)
2500
(W)
190
320
460
650
930
1300
1700
2600
3200
3800
Fonte CEI 14-13, pag. 7
Perdite
dovute al
carico
(W)
1100
1750
2350
3250
4600
6500
10500
17000
22000
26500
Impedenza di Corrente a
cortocircuito
vuoto
(%)
4
4
4
4
4
4
6
6
6
6
(% In)
2,9
2,5
2,3
2,1
1,9
1,8
1,5
1,3
1,2
1,1
Livello di
potenza
sonora
dB (A)
55
59
62
65
68
70
73
76
79
81
Tabella B – Serie a Perdite Ridotte
Potenza
nominale
Perdite a
vuoto
(kVA)
50
100
150
250
400
630
630
1000
1600
(2000)
2500
(W)
150
250
380
520
740
1040
900
1330
2090
2400
3040
Fonte CEI 14-13, pag. 7
Perdite
dovute al
carico
(W)
850
1400
1850
2800
3650
5200
5600
9000
13000
16000
21000
Impedenza di Corrente a
cortocircuito
vuoto
(%)
4
4
4
4
4
4
6
6
6
6
6
(% In)
1,9
1,6
1,3
1,1
0,9
0,8
0,8
0,7
0,6
0,5
0,5
Livello di
potenza
sonora
dB (A)
46
48
50
52
54
56
56
58
60
62
64
I trasformatori di distribuzione sono tra i componenti
d’impianto più importanti perché da essi dipende la
qualità e le continuità del servizio.
L’attuale serie di trasformatori è quella riportata nella
Tabella B delle norme CEI 14-13.
Essa fu progettata cercando di minimizzare la funzione costo
totale:
Ct = Co + CvPv + CjPj
I riferimenti dati da Enel erano:
Cv = 9.000 £/W
Pj = 1.600 £/W
La ricerca del minimo della funzione con l’utilizzo di vari materiali ha portato ai
risultati illustrati dalla figura seguente.
L’evoluzione tecnologica riguarda
principalmente i punti seguenti:
Nucleo
„
„
Il nucleo invece che a sezione cilindrica è
costruito a sezione ovale in modo da ridurre la
lunghezza della finestra e quindi il peso dei
gioghi.
·
La tessitura del nucleo è realizzata con il
sistema step-lap. Si ottiene così a parità di altre
condizioni una riduzione delle perdite e del
rumore.
Gli avvolgimenti di bassa tensione
sono realizzarti, per trasformatori con
potenza superiore a 100 kVA, in
foglio. Questo permette di azzerare
praticamente le sollecitazioni assiali
dovute alla corrente di corto circuito.
Di conseguenza da struttura
meccanica del trasformatore ne
risulta alleggerita.
Si è adottata per i trasformatori
in olio la cassa ad onde di tipo
ermetico che permette un
riempimento completo senza
contatto dell’olio con
l’atmosfera. Ciò impedisce il
degrado dell’olio nel tempo
legato alla presenza di umidità
nell’ambiente.
.
Futura norma EN 50464-1