L'aumento medio di temperatura più elevato nei trasformatori a secco in resina epossidica deriva dalle differenze fondamentali nei mezzi di raffreddamento e nei metodi di dissipazione del calore su cui fanno affidamento rispetto ai trasformatori immersi in olio. In parole povere, l'aria è molto meno efficiente nel dissipare il calore rispetto all'olio per trasformatori.
Nello specifico, i seguenti fattori chiave contribuiscono a questa differenza:
Questa è la ragione più fondamentale. La conducibilità termica dell'aria è circa un quinto di quella dell'olio minerale e la sua capacità termica specifica è inferiore alla metà di quella dell'olio. Ciò significa che, in condizioni identiche, l'aria ha una capacità molto più debole di condurre e assorbire calore. Di conseguenza, i trasformatori a secco possono fare affidamento solo sulla convezione dell'aria per il raffreddamento, mentre i trasformatori immersi in olio utilizzano la circolazione dell'olio caldo per trasferire efficientemente il calore alla parete della vasca tramite convezione, dove viene poi dissipato verso l'esterno.
Questa differenza nell'efficienza di raffreddamento si riflette direttamente nei distinti limiti di aumento di temperatura specificati negli standard IEC per i due tipi di trasformatori. Prendendo ad esempio il trasformatore a secco isolato in Classe F , il più comunemente utilizzato, il suo limite medio di aumento di temperatura dell'avvolgimento è di 100K. Al contrario, il trasformatore immerso in olio isolato in Classe A ha un limite medio di aumento di temperatura dell'avvolgimento di 65K.
Vziman Trasformatore di distribuzione a secco Serie SCB
È evidente che il limite di aumento di temperatura consentito per i trasformatori a secco è in realtà inferiore. Ciò riflette precisamente la loro minore capacità di dissipazione del calore quando si utilizza l'aria come mezzo di raffreddamento—per garantire che il tasso di invecchiamento termico del materiale isolante rimanga controllabile durante il funzionamento a lungo termine, lo standard deve imporre controlli più rigorosi sul suo aumento di temperatura, salvaguardando così la vita utile del trasformatore.
Un'altra caratteristica dei trasformatori a secco fusi in resina epossidica è che i loro avvolgimenti ad alta e bassa tensione sono incapsulati integralmente in una massa solida di resina epossidica. Sebbene questa struttura offra vantaggi come la resistenza all'umidità e la ritardanza di fiamma, introduce una nuova sfida per la dissipazione del calore: il calore generato dagli avvolgimenti deve prima attraversare lo strato di resina epossidica—che non conduce molto bene il calore—prima di poter raggiungere la superficie ed essere trasportato via dall'aria. Questo processo avvolge essenzialmente gli avvolgimenti in una "giacca di isolamento termico", portando a diverse conseguenze:
Risposta termica lenta: A causa della conducibilità termica relativamente bassa e della capacità termica specifica relativamente alta della resina, l'aumento di temperatura nei trasformatori a secco cambia più lentamente rispetto ai trasformatori immersi in olio quando i carichi fluttuano e impiegano più tempo per raggiungere l'equilibrio termico.
Distribuzione della temperatura non uniforme: Poiché il calore tende ad accumularsi internamente e non viene facilmente dissipato, la distribuzione della temperatura all'interno dei trasformatori a secco è tipicamente più non uniforme rispetto ai trasformatori immersi in olio, con temperature di punto caldo relativamente più elevate.
Serie Vziman Trasformatore di potenza in olio sigillato
Gli approcci per stabilire i limiti di aumento di temperatura per i due tipi di trasformatori sono essenzialmente opposti. Il limite inferiore per i trasformatori a secco è intrinsecamente una strategia conservativa adottata per proteggere la vita utile del loro sistema di isolamento (resina epossidica). I trasformatori immersi in olio, d'altra parte, beneficiano dell'olio come mezzo di raffreddamento e isolamento altamente efficiente, quindi gli standard consentono loro di operare a temperature più elevate mantenendo la stabilità.
Nella selezione del tipo di trasformatore, è necessario tenere conto dell'ambiente di installazione e delle condizioni di raffreddamento:
Prioritizzare i trasformatori a secco: Per l'installazione all'interno, nei seminterrati, negli edifici di grandi altezze o in altre aree con ventilazione limitata o alta densità di occupazione dove i requisiti di sicurezza antincendio sono rigorosi. Poiché si affidano al raffreddamento ad aria con capacità di dissipazione limitata (limite medio di aumento di temperatura dell'avvolgimento per isolamento in Classe F di 100K), la capacità di ventilazione deve essere verificata durante la selezione e, se necessario, dovrebbe essere aggiunto il raffreddamento ad aria forzata.
Trasformatori a secco Vziman (Serie SCB) utilizzano la colata sotto vuoto in resina epossidica, offrendo ritardanza di fiamma, resistenza all'umidità e funzionamento senza manutenzione. Sono dotati di un sistema di controllo intelligente della temperatura che monitora la temperatura in tempo reale e avvia/arresta automaticamente le ventole e attiva gli allarmi di sovratemperatura. Sotto il raffreddamento ad aria forzata, possono sostenere continuamente un carico del 120%–150%, rendendoli ideali per applicazioni interne ad alta affidabilità.
Prioritizzare i trasformatori in olio: Per l'installazione in siti esterni indipendenti o aree aperte e ben ventilate dove può essere fornita una vasca di contenimento dell'olio. Con l'olio come mezzo di raffreddamento, offrono un'elevata efficienza di dissipazione del calore (limite di aumento medio della temperatura dell'avvolgimento per isolamento in Classe A di 65K) e una forte capacità di sovraccarico, rendendoli adatti al funzionamento continuo ad alto carico.
Trasformatori in olio Vziman (Serie S-M) sono dotati di una struttura a serbatoio ondulato completamente sigillato che tiene fuori umidità e ossigeno, rallentando l'invecchiamento dell'isolamento e consentendo un funzionamento senza manutenzione. Il nucleo utilizza lamiere di acciaio al silicio a basse perdite, ottenendo basse perdite a vuoto, rendendoli ideali per sottostazioni esterne compatte e applicazioni che richiedono economia operativa a lungo termine.
Breve guida alla selezione: Per installazioni esterne, condizioni di alto carico e rigorosi requisiti di controllo dell'aumento di temperatura—scegliere i trasformatori in olio (Vziman Serie S-M). Per installazioni interne con elevate esigenze di sicurezza antincendio e vincoli di spazio—scegliere i trasformatori a secco (Vziman Serie SCB), e assicurarsi che vengano implementate misure di raffreddamento potenziate.
In sintesi, il limite di aumento di temperatura più elevato dei trasformatori a secco non significa necessariamente che generino più calore. Piuttosto, è il risultato combinato delle limitazioni intrinseche di raffreddamento (che utilizzano l'aria come mezzo) e delle barriere strutturali alla dissipazione del calore (incapsulamento in resina epossidica). Per garantire una durata di servizio accettabile per il trasformatore in questo ambiente "termicamente isolato", lo standard deve imporre limiti di aumento di temperatura più rigorosi e lasciare un margine di progettazione.
Modificato da:Echo
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