Trasformatore di distribuzione

Un trasformatore di distribuzione, comunemente denominato "trans di distribuzione", è un dispositivo elettrico statico nel sistema di distribuzione che converte la tensione e la corrente di corrente alternata (CA) in base al principio dell'induzione elettromagnetica per trasmettere energia elettrica CA. In genere, opera nella rete di distribuzione con un livello di tensione di 10-35 kV (principalmente 10 kV o inferiore) e una capacità di 6300 kVA o inferiore, fornendo energia direttamente agli utenti finali.

1. Introduzione di base ai trasformatori di distribuzione

1.1 Definizione

Un trasformatore di distribuzione, o in breve "trans di distribuzione", è un dispositivo elettrico statico nel sistema di distribuzione che converte la tensione e la corrente CA secondo il principio dell'induzione elettromagnetica per trasmettere energia elettrica CA. In alcune regioni, i trasformatori di potenza con un livello di tensione inferiore a 35 kV (principalmente 10 kV o inferiore) sono chiamati "trasformatori di distribuzione", abbreviati in "trasformatori di distribuzione". Il luogo in cui è installato un "trans di distribuzione" è una sottostazione. I trasformatori di distribuzione sono preferibilmente installati su pali o all'aperto a terra.

1.2 Struttura

Questa sezione si concentra sulla struttura dei trasformatori di distribuzione-a bagno d'olio. I trasformatori di distribuzione- immersi nell'olio possono essere suddivisi strutturalmente in corpo principale, conservatore dell'olio, boccole isolanti, commutatori e dispositivi di protezione, ecc. (Vedere la figura seguente: Decomposizione della struttura del trasformatore di distribuzione)

1.2.1 Corpo principale

Il corpo principale è costituito da tre parti: nucleo di ferro, avvolgimenti e olio isolante. Gli avvolgimenti costituiscono il circuito elettrico del trasformatore, mentre il nucleo di ferro ne costituisce il circuito magnetico. Insieme, formano il componente elettromagnetico centrale del trasformatore.

1.2.1.1 Nucleo di ferro

Il nucleo di ferro è la parte principale del circuito magnetico del trasformatore. Solitamente viene realizzato impilando fogli di acciaio al silicio-laminati a caldo o a freddo-con un elevato contenuto di silicio (0,35 mm o 0,5 mm di spessore) e isolati con un rivestimento superficiale. Il nucleo di ferro è diviso in due parti: colonne centrali e gioghi. Le colonne centrali sono ricoperte da avvolgimenti e i gioghi vengono utilizzati per chiudere il circuito magnetico. Le forme strutturali di base del nucleo di ferro includono il tipo di nucleo-e il tipo di guscio-. (Vedi: Struttura del nucleo di ferro)

1.2.1.2 Avvolgimenti

Gli avvolgimenti sono la parte del circuito elettrico del trasformatore, generalmente avvolti su uno stampo di avvolgimento utilizzando fili di rame piatti o tondi isolati. Gli avvolgimenti sono montati sulle colonne centrali del trasformatore. Gli avvolgimenti di bassa-tensione sono posizionati sullo strato interno, mentre gli avvolgimenti di alta-tensione sono rivestiti sullo strato esterno degli avvolgimenti di bassa-tensione. I manicotti isolanti realizzati con materiali isolanti separano gli avvolgimenti a bassa-tensione dal nucleo di ferro e gli avvolgimenti ad alta-tensione dagli avvolgimenti a bassa-tensione per garantire l'isolamento. (Vedi: Struttura avvolgibile)

1.2.1.3 Olio isolante

L'olio per trasformatori ha una composizione complessa, costituita principalmente da nafteni, alcani e idrocarburi aromatici. Nei trasformatori di distribuzione, l'olio del trasformatore ha due scopi: in primo luogo, fornisce isolamento tra gli avvolgimenti del trasformatore, tra gli avvolgimenti e il nucleo di ferro e tra gli avvolgimenti e il serbatoio dell'olio; in secondo luogo, circola convettivamente quando riscaldato, dissipando il calore dal nucleo e dagli avvolgimenti del trasformatore. Le specifiche comuni dell'olio per trasformatori sono No. 10, No. 25 e No. 45.. Il numero indica la temperatura alla quale l'olio inizia a solidificarsi a temperature inferiori a -zero. Ad esempio, l'olio "No. 25" significa che inizia a solidificarsi a -25 gradi. La specifica dell'olio appropriata deve essere selezionata in base alle condizioni climatiche locali.

1.2.2 Conservatore d'olio

Il conservatore dell'olio è montato sul coperchio superiore del serbatoio dell'olio. Il suo volume è circa il 10% del volume del serbatoio dell'olio. Un tubo collega il conservatore dell'olio e il serbatoio dell'olio. Quando il volume dell'olio del trasformatore si espande o si contrae con le variazioni di temperatura, il conservatore dell'olio immagazzina o integra l'olio per garantire che il nucleo e gli avvolgimenti siano immersi nell'olio. Inoltre, il conservatore dell'olio riduce l'area di contatto tra olio e aria, rallentando il tasso di deterioramento dell'olio.

Sul lato del conservatore dell'olio è installato un indicatore del livello dell'olio. Accanto al tubo di vetro dell'indicatore, sono presenti linee di livello dell'olio standard corrispondenti alle temperature dell'olio di -30 gradi, +20 gradi e +40 gradi. Queste linee indicano il livello dell'olio richiesto per i trasformatori non in funzione e riflettono principalmente se il volume dell'olio è sufficiente quando il trasformatore funziona a temperature diverse.

Sul conservatore dell'olio è installato uno sfiato che collega lo spazio superiore del conservatore all'atmosfera. Quando l'olio del trasformatore si espande o si contrae a causa delle variazioni di temperatura, l'aria nella parte superiore del conservatore può entrare o uscire attraverso lo sfiatatoio, consentendo al livello dell'olio di salire o scendere e prevenendo deformazioni o addirittura danni al serbatoio dell'olio.

1.2.3 Boccole isolanti

I passanti isolanti sono i principali dispositivi di isolamento esterno del trasformatore. La maggior parte delle boccole isolanti del trasformatore sono boccole isolanti in porcellana. Conducono i conduttori dell'avvolgimento ad alta-tensione e a bassa-tensione del trasformatore dall'interno del serbatoio dell'olio verso l'esterno, isolando gli avvolgimenti del trasformatore da terra (involucro del serbatoio e nucleo di ferro) e servono anche come componenti chiave per il fissaggio dei conduttori e il collegamento ai circuiti esterni. Le boccole in porcellana ad alta-tensione sono relativamente alte, mentre le boccole in porcellana a bassa-tensione sono più corte.

1.2.4 Rubinetto Rubinetti

I rubinetti sono dispositivi per cambiare le prese degli avvolgimenti ad alta-tensione del trasformatore. La regolazione della posizione della presa aumenta o diminuisce il numero di spire in parte dell'avvolgimento primario, modificando il rapporto di tensione per regolare la tensione di uscita. I trasformatori che regolano la tensione di uscita modificando manualmente la posizione del commutatore dopo essere stati spenti e disconnessi dalla rete elettrica sono chiamati trasformatori di regolazione della tensione senza carico.

1.2.5 Dispositivi di protezione

1.2.5.1 Relè Gas

Il relè del gas è installato al centro del tubo di collegamento tra il serbatoio dell'olio del trasformatore e il conservatore dell'olio. Si collega al circuito di controllo per formare un dispositivo di protezione dal gas. Il contatto superiore del relè gas forma un circuito separato con il segnale del gas leggero. Il contatto inferiore del relè gas si collega al circuito esterno per formare una protezione antigas pesante. Quando viene attivato il gas pesante, fa scattare l'interruttore automatico ad alta-tensione e invia un segnale di attivazione del gas pesante.

1.2.5.2 Sfiato di esplosione

Lo sfiato dell'esplosione è un dispositivo di protezione di sicurezza per il trasformatore, installato sul coperchio superiore del trasformatore. Si collega all'atmosfera. In caso di guasto, il calore vaporizza l'olio del trasformatore, attivando il relè del gas per inviare un segnale di allarme o interrompere l'alimentazione per evitare lo scoppio del serbatoio dell'olio.

2. Classificazione

2.1 Classificazione per luogo di installazione

I trasformatori di distribuzione sono classificati in tipi interni ed esterni in base alla posizione di installazione. Le installazioni all'aperto includono il tipo a piattaforma-, il tipo a palo-e il tipo a terra-(incluso il tipo pre-installato).

2.1.1 Tipo-di palo

L'installazione di tipo-a palo prevede il montaggio del trasformatore su un telaio fissato a un palo, che è diviso in tipi a polo-unipolare e bipolare-.

Quando la capacità del trasformatore di distribuzione è pari o inferiore a 30 kVA (inclusi 30 kVA), viene generalmente utilizzata una piattaforma del trasformatore di distribuzione uni-polare. Il trasformatore di distribuzione, il fusibile di interruzione dell'alta-tensione-e lo scaricatore di alta-tensione sono installati su un singolo palo di cemento. Il corpo del polo deve essere inclinato di 13-15 gradi nella direzione opposta a quella in cui è assemblato il trasformatore di distribuzione.

Quando la capacità del trasformatore di distribuzione varia da 50 kVA a 315 kVA, viene generalmente adottata una piattaforma di trasformatore di distribuzione bipolare. La piattaforma è costituita da un palo principale in cemento e da un palo ausiliario. Il polo principale è dotato di un fusibile di caduta ad alta-tensione-e di conduttori ad alta-tensione, mentre il polo ausiliario è dotato di conduttori di ritorno secondari. La piattaforma del trasformatore di distribuzione bipolare-è più robusta del tipo unipolare-.

Vantaggi dell'installazione su palo-: spazio ridotto, nessuna necessità di muri circostanti o recinzioni e le parti sotto tensione sono in alto rispetto al suolo, riducendo il rischio di incidenti. Svantaggi: grande consumo di acciaio per la piattaforma e costo relativamente elevato.

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