i TRA

SFOR

MATO

RI MT/BT

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Cosa è il TRAFO?

Il trasformatore ha lo scopo di trasferire l’energia elettrica tra due diversi sistemi di tensione alla stessa frequenza.

Il trasformatore è una macchina statica e reversibile, cioè può funzionare sia da

 “ abbassatore” che da “elevatore”.

L’applicazione classica nelle cabine di trasformazione degli utenti passivi è quella di abbassare la tensione primaria V1 ( valori tipici V1 = 10 – 20 – 30 kV ) ad un valore di tensione secondaria V2  ( ad esempio 230 – 400 V ).

Nelle cabine di trasformazione degli utenti attivi, cioè di quelli che producono energia elettrica, la funzione del trasformatore è quella di elevare la tensione di generazione ( ad esempio di uscita degli inverter per gli impianti fotovoltaici o di uscita dei generatori eolici, o altro ) ad un livello di tensione primaria tale da poter immettere nella rete del Distributore l’energia generata.

Tipologie costruttive

trasformatori MT – BT sono di due tipi :

Con dielettrico liquido;

A secco, di tipo in aria o con inglobamento in resina epossidica.

 

La scelta dipende da molti fattori, tra i quali, quelli più significativi sono:

-Condizioni ambientali;

-Luogo di installazione;

-Pericolo di incendio;

-Comportamento termico;

-Inquinamento;

-Manutenzione;

-Tipologia delle utenze da alimentare.

      

Trasformatori con dielettrico liquido

Possono essere :

-Sigillati ermeticamente con riempimento integrale;

-  Con vaso di espansione;

Il liquido dielettrico può essere:

-Olio minerale;

-Olio siliconico, caratterizzato da una temperatura di    fiamma più elevata.

In ossequio al DPR 547 art. 300, quando la quantità di olio presente nel/nei trasformatori installati supera i 500 kg è obbligatorio la realizzazione di una vasca di raccolta per il conferimento verso l’esterno.

 

Trasformatori a secco

Possono essere del tipo con:

·        Isolamento in aria;

·        Isolamento in resina epossidica con inglobamento sotto vuoto.

Sono particolarmente utilizzati per installazioni:

·        Ambienti particolari, con polluzione, umidità ecc;

·        Con rischio di incendi ( centri commerciali, ospedali, banche, industrie ecc ).

 

 

 

Ottima rispondenza agli indici di classificazione ambientale F1 – C2 – E2.

In ossequio alla Norma CEI 14-8 la certificazione agli indici di classificazione

 F1 – C2 – E2 comportano:

·        F1 – (classe di resistenza al fuoco ) autoestinguenti con bassa emissione di fumi;

·        C2 – ( classe climatica ) resistenza alle variazioni climatiche;

·        E2 – ( classe ambientale ) resistenti all’umidità ed all’inquinamento atmosferico.

 

Corrente a vuoto

La corrente a vuoto, I0, espressa in % della corrente individuale nominale primaria I1, rappresenta la corrente per magnetizzare il nucleo magnetico, ed è rappresentata vettorialmente dalla somma della corrente magnetizzante In  e della corrente attiva Ia, che determina le perdite.

La corrente a vuoto si stabilisce alimentando il trasformatore lato MT e lasciando aperto il circuito secondario.

 

Corrente di inserzione

Nella letteratura tecnica tale corrente è conosciuta anche come “In – rush” ed è la corrente che si stabilisce, di picco in particolari situazioni, ascrivibili alla situazione ed alla bassa induttanza offerta dagli avvolgimenti.

La corrente di inserzione è caratterizzata da un picco molto pronunciato e da una forma d’onda molto distorta.

La corrente di inserzione ( di picco ) può raggiungere 10 – 15 volte la corrente nominale.

Il fenomeno si smorza nel tempo con una legge esponenziale.

Nella tabella T1 sono indicati i valori  tipici della In - rush, per le diverse taglie commerciali.

 

Perdite a vuoto

Potenza attiva assorbita alla tensione ed alla frequenza nominati con il circuito secondario aperto.

Perdite a carico

Potenza attiva assorbita alla frequenza nominale ed alla temperatura di riferimento quando in un avvolgimento circola la corrente nominale ed i terminali dell’altro sono in corto circuito.

Tensione di corto circuito

La tensione di corto circuito Vcc, espressa in percentuale Vcc%, è un dato molto importante di un trasformatore, e rappresenta la tensione da applicare ai morsetti dell’avvolgimento primario, per far circolare la corrente di corto circuito all’avvolgimento secondario.

Inoltre, attraverso il valore della Vcc è possibile determinare la corrente di corto circuito mediante la relazione :

 

    

 

 

Quindi per una Vcc = 4% la corrente Icc =  25 In, mentre con una Vcc = 6% la

Icc =  17 In.

Quindi più è alto il valore della Vcc, tanto minore sarà la corrente di corto circuito con gli indubbi vantaggi che ne conseguono ( ridotto potere di interruzione degli interruttori, ridotte sollecitazioni termiche ed elettrodinamiche ).

Di contro una maggiore Vcc comporta una maggiore caduta di tensione che può raggiungere un valore tale da non essere più accettata dalle utenze.

Un esempio tipico è rappresentato da utenze costituite da motori.

Se si aumenta la Vcc del trasformatore si può determinare una caduta di tensione tale da non consentire l’avviamento normale dei motori, specialmente con avviamento diretto, che già stabiliscono una corrente di avviamento  alta che di per sé determina una caduta di tensione.

Da un punto di vista della caduta di tensione, la Vcc dovrebbe essere, quindi, di valore, quanto più possibile, basso.

La Vcc ottimale, quindi, è quella che ottimizza contemporaneamente le perdite a vuoto Po che quelle a carico Pcc.

 

Classe di isolamento

In osservanza della Norma IEC 60085, la Classe di isolamento tipica per i trasformatori in resina, è la Classe F. che ammette una temperatura massima dell’isolante di 155° C.

 

Vantaggi dei trasformatori in resina

I trasformatori MT – BT con isolamento in resina epossidica oggi sono molto diffusi e, genericamente, molto più di quelli con isolante liquido.

I vantaggi principali dei trasformatori in resina sono:

 

·Dimensioni di ingombro ridotte;

·Installazione all’interno degli edifici;

·Ridotto rischio di incendio;

·Assenza di infrastrutture ( vasche di raccolta olio );

·Manutenzione ridotta;

·Recupero della resina a fine vita.

SCHEDE TECNICHE TENSIONE PRIMARIA 15 kV

 

 

TRAFO
160kVA
15kV
TRAFO
200kVA
15kV
TRAFO
250kVA
15kV
TRAFO
315kVA
15kV
TRAFO
400kVA
15kV
TRAFO
500kVA
15kV
TRAFO
630kVA
15kV
TRAFO
2000kVA
15kV
TRAFO
1600kVA
15kV
TRAFO
1250kVA
15kV
TRAFO
1000kVA
15kV
TRAFO
800kVA
15kV
TRAFO
2500kVA
15kV
TRAFO
3150kVA
15kV

SCHEDE TECNICHE TENSIONE PRIMARIA20 kV

 

 

TRAFO
160kVA
20kV
TRAFO
200kVA
20kV
TRAFO
250kVA
20kV
TRAFO
315kVA
20kV
TRAFO
400kVA
20kV
TRAFO
500kVA
20kV
TRAFO
630kVA
20kV
TRAFO
2000kVA
20kV
TRAFO
1600kVA
20kV
TRAFO
1250kVA
20kV
TRAFO
1000kVA
20kV
TRAFO
800kVA
20kV
TRAFO
2500kVA
20kV
TRAFO
3150kVA
20kV

DIMENSIONAMENTO DEI TRASFORMATORI CHE ALIMENTANO CARICHI NON LINEARI

 

Generalità sulle armoniche di corrente

Le armoniche di corrente sono generate dai carichi “ non lineari “ e reiettate in rete, comportando una serie di effetti negativi negli impianti.

Generatori di armoniche

I carichi non lineari, generatori di armoniche, sono, tra i più significativi:

·        Lampade fluorescenti con reattori in ferro;

·        Motori elettrici;

·        Inverter di controllo motori;

·        Elettronica di potenza ( raddrizzatori, inverter, softstarter ecc );

·        Computer;

·        UPS.

Le armoniche sono valutate sia individualmente sia attraverso il fattore di distorsione totale.

La reiezione armonica è valutata con un parametro THDI %, che rappresenta il “tasso di distorsione totale di armoniche di corrente “,che tiene conto del peso percentuale delle singole armoniche (genericamente quelle più pericolose e disturbanti sono quelle di ordine dispari H3 – H5 – H7 – H9 – H11 ecc ).

I principali effetti negativi della presenza di armoniche sono:

·        Sovraccarico del conduttore neutro;

·        Sovraccarico dei conduttori di fase, derivante dalla circolazione delle correnti armoniche presenti;

·        Riscaldamento delle linee ( incremento dell’effetto pelle, che aumenta la frequenza );

·        Cadute di tensione armoniche con distorsione della tensione di alimentazione;

·        Intervento intempestivo delle protezioni;

·        Disturbi sui circuiti elettronici dei controlli di processo;

·        Aumento delle perdite nel ferro e nel rame dei trasformatori;

·        Aumento delle perdite nei motori elettrici;

·        Pericolo di incendio e di scoppio dei conduttori di rifasamento;

·        Aumento del rumore durante il funzionamento dei trasformatori e dei motori.

 

Normative di riferimento

La normativa di riferimento è la CEI EN 50160 – “ caratteristiche della tensione fornita dalle reti pubbliche di distribuzione dell’energia elettrica”, che stabilisce che il THDI %, deve essere minore o uguale all’8% sia a livello di BT che di MT.

Effetti delle armoniche sui trasformatori

Un trasformatore con isolamento in resina, conforme alla norma CEI – EN 60076 – 11, utilizzato per alimentare utenze con un elevato contenuto di armoniche di corrente è sottoposto ad effetti negativi:

·        Aumento delle perdite a vuoto ad a carico;

·        Surriscaldamento degli avvolgimenti e del nucleo, con forte riduzione della vita media attesa;

·        Degrado termico – degrado dielettrico;

·        Aumento delle scariche parziali;

·        Aumento del rumore;

·        Drastica riduzione della vita media.

Quando il tasso di distorsione totale di armoniche non supera il 5% si applica la norma CEI – EN – 60076 -11.

Quando si supera tale valore, si applica la norma CEI 14 – 22 che “ determina la potenza nominale equivalente di un trasformatore avente una corrente di carico non sinusoidale”.

In pratica la presenza delle armoniche determina una perdita del carico, e di conseguenza le sovratemperature superano quelle corrispondenti alle correnti sinusoidali aventi lo stesso valore efficace ( RMS ).

La potenza nominale equivalente ( Sne ) si riferisce alla corrente sinusoidale che provoca perdite che si verificano con la corrente non sinusoidale.

La potenza equivalente Sne = Sn x k, per cui la potenza nominale del trasformatore ad utilizzare deve essere uguale o superiore alla potenza Sne.

Il coefficiente k vale, in ossequio alla norma CEI 14 – 22,

 

Ad esempio se THDI = 30%, k vale circa k = 1,2, per cui se la potenza del trasformatore stimato necessario ha una potenza nominale Sn = 1250 KVA, la potenza nominale equivalente vale Sne =  per  cui si rende necessario un trasformatore di taglia commerciale con Sn = 1600 KVA.

                                   

TRASFORMATORI AD EFFICIENZA ENERGETICA

Il 21 maggio 2014 la Commissione Europea ha emanato il Regolamento UE N°548/2014 recante le modalità di applicazione della direttiva 2009/125/CE del Parlamento Europeo relativa alla progettazione ecocompatibile dei prodotti connessi all’energia.

Si pone come obiettivo il conseguimento di una migliore efficienza energetica e di una generale compatibilità ambientale degli apparecchi elettrici, con conseguente riduzione delle emissioni di CO2.

Il Regolamento riguarda i trasformatori elettrici di tutte le taglie di potenza.

Gli obblighi in materia di progettazione dei trasformatori riguardano le macchine che vengano immesse sul mercato a partire dal 1 luglio 2015 ( fase 1 ) e dal 1 luglio 2021

( fase 2).

Nella prima fase, quella che è operativa dal 1 luglio 2015, sono previsti trasformatori con perdite ridotte, paragonabili a quelle attuali di macchine più performanti, e che permetteranno di escludere dal mercato i prodotti più scadenti e meno efficienti.

Nella seconda fase, dal 1 luglio 2021, saranno previsti trasformatori più efficienti con perdite ulteriormente ridotte.

Nella Tabella TR.E.O sono riportati i valori delle perdite massime che dovranno avere i trasformatori immersi in liquido a partire dal 1 luglio 2015.

Nella Tabella TR.E.R, invece, sono riportati i valori delle perdite massime che dovranno avere i trasformatori con isolamento in resina, a partire dal 1 luglio 2015.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabella TR.E.O                                                                                                       Tabella 2.2trasformatori in resina perdite massime a partire dal 01/07/2015

 

 

 

A partire dal 1 luglio 2015 tutti i trasformatori dovranno essere corredati di una targa riportante tutte le informazioni necessarie: potenza nominale, perdite a vuoto, perdite a carico, potenza del sistema di raffreddamento necessario per il funzionamento a vuoto, indice di efficienza di picco.

La novità è rappresentata dall’indice di efficienza di picco PEI,

 

 

 

 

Po = perdite a vuoto alla tensione ed alla frequenza nominali.

Pco = potenza elettrica del sistema di raffreddamento per il funzionamento a vuoto.

Pc = perdite misurate alla corrente e alla frequenza nominali sulla presa misurata.

Sr = potenza nominale del trasformatore, sulla quale si basa Pc.

 

 

PROTEZIONE DEI TRASFORMATORI LATO MT CON FUSIBILI

I fusibili di protezione dei trasformatori, lato MT, sono largamente utilizzati.

Le caratteristiche peculiari che i fusibili devono presentare sono:

·        Sopportare, senza intervento intempestivo, il picco di corrente dovuto all’inserzione del trasformatore;

·        Interrompere la corrente conseguente ad un guasto;

·        Sopportare la corrente nominale in servizio continuo, oltre agli eventuali sovraccarichi.

 

Nella Tabella 2.3 seguente sono riportati i calibri dei fusibili di protezione in funzione della tensione di esercizio Ve e della taglia dei trasformatori.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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