Trasformatore di messa a terra Rockwill: Confronto completo tra il modello a secco in resina epossidica colata e quello immerso in olio

1. Struttura del nucleo e principio di isolamento

Tipo secco in resina epossidica colata: gli avvolgimenti in alta e bassa tensione e il nucleo sono strettamente incapsulati mediante colata sottovuoto in resina epossidica ad alta purezza, formando un corpo isolante solido in epossidica ad alta resistenza. L'aria funge da mezzo di raffreddamento (aria naturale AN / aria forzata AF), raggiungendo un funzionamento senza olio al 100%. Presenta livelli di scarica parziale (PD) estremamente bassi ed eccellente resistenza meccanica al cortocircuito, conforme a IEC 60076-11.

Trasformatore di messa a terra a zigzag (tipo Z) in resina colata tipo secco 

Trasformatore di messa a terra immerso in olio: gli avvolgimenti e il nucleo sono completamente immersi in olio minerale isolante, che fornisce contemporaneamente isolamento elettrico e dissipazione del calore. Il gruppo esterno include un serbatoio sigillato, un conservatore (serbatoio di espansione dell'olio), un relè Buchholz e un sistema di raffreddamento, rappresentando l'approccio tecnico tradizionale dell'isolamento liquido, conforme alla IEC 60076-1.

2. Prestazioni di sicurezza antincendio (differenziatore chiave per la selezione)

Tipo secco (intrinsecamente sicuro): la resina epossidica offre classificazioni termiche di isolamento in classe F/H (155 °C / 180 °C). Il materiale stesso è ignifugo e autoestinguente, senza rischio di perdite d'olio, esplosioni o incendi. È particolarmente adatto per sottostazioni interne, gallerie sotterranee, metropolitane, data center, ospedali e altri spazi densamente occupati o chiusi.

Immerso in olio (richiede protezione passiva): l'olio isolante è combustibile. I guasti da cortocircuito interno presentano rischi di espulsione dell'olio e incendio. Generalmente raccomandato solo per sottostazioni all'aperto di tipo aperto. Se installato all'interno, devono essere fornite misure obbligatorie di protezione antincendio come muri tagliafuoco e vasche di raccolta dell'olio.

3. Ambiente di installazione e adattabilità del sito

Tipo secco (compatto): dimensioni ridotte, peso leggero, nessuna necessità di vasche per l'olio o muri tagliafuoco. Può essere installato vicino ai centri di carico o disposto densamente contro le pareti, riducendo significativamente i costi delle opere civili. Per ambienti ostili come alta quota o salsedine, sono disponibili rivestimenti protettivi personalizzati e involucri in acciaio inossidabile.

Immerso in olio (limitato dal sito): apparecchiature più pesanti e ingombranti che richiedono fondazioni indipendenti e vasche per l'olio, occupando più spazio. Negli spazi sotterranei o nei progetti di ristrutturazione, i costi delle opere civili sono spesso molto elevati.

4. Difficoltà di manutenzione e costo totale di proprietà (TCO)

Tipo secco (bassa manutenzione, alto costo iniziale): il sistema senza olio elimina la necessità di campionamento dell'olio, analisi dei gas disciolti e filtrazione dell'olio. L'ispezione di routine si limita a controlli visivi e monitoraggio della temperatura, risultando in costi di manutenzione a lungo termine molto bassi. Tuttavia, il costo di acquisto iniziale è tipicamente del 20%–40% superiore rispetto a un'unità immersa in olio comparabile. Se lo strato di resina colata è danneggiato internamente, la riparazione è difficile e di solito richiede il ritorno in fabbrica.

Immerso in olio (alta manutenzione, basso costo iniziale): costo di acquisto iniziale inferiore ma richiede test periodici della qualità dell'olio, sostituzione di guarnizioni e disidratanti, ed è soggetto a perdite d'olio. Il vantaggio risiede nella riparabilità in campo — i guasti agli avvolgimenti possono essere risolti sollevando il nucleo per la riparazione in sito.

Trasformatore di messa a terra/collegamento a terra trifase neutro 

5. Prestazioni elettriche e condizioni di funzionamento

Dissipazione del calore e sovraccarico: i trasformatori in olio offrono una maggiore efficienza di dissipazione del calore e una maggiore capacità di sopportare la corrente di guasto a terra di breve durata, rendendoli adatti a condizioni di guasto monofase a terra ad alta capacità e di lunga durata. I trasformatori a secco si affidano al raffreddamento ad aria forzata (AF) in condizioni di guasto a terra; il funzionamento prolungato in tali condizioni comporta un maggiore aumento di temperatura, richiedendo attenzione al rischio di guasto della ventola che porta al surriscaldamento.

Scariche parziali e rumore: il processo di colata sotto vuoto conferisce ai trasformatori a secco un eccellente controllo delle scariche parziali, rendendoli adatti alle reti di distribuzione via cavo urbane sensibili alle sovratensioni. I trasformatori in olio offrono un maggiore margine di isolamento ad alta capacità e ad alti valori di tensione. Per quanto riguarda il rumore: i trasformatori a secco con raffreddamento ad aria forzata (AF) generano un rumore dominato dalla ventola (alta frequenza), mentre con raffreddamento naturale (AN) il loro livello di rumore è paragonabile a quello dei tipi in olio. Il rumore dei trasformatori in olio è principalmente dovuto alla vibrazione del nucleo (bassa frequenza).

6. Conformità ambientale e vita utile

Prestazioni ambientali: i trasformatori a secco non presentano rischi di perdite d'olio e nessun onere di smaltimento di rifiuti pericolosi, rendendoli la scelta preferita per gli edifici verdi e i progetti ambientali urbani. I trasformatori in olio comportano il rischio che le perdite d'olio contaminino il suolo e le acque sotterranee, e l'olio esausto deve essere smaltito come rifiuto pericoloso.

Vita utile: in normali condizioni di funzionamento, entrambi i tipi hanno una vita utile di progetto di 20–30 anni. In ambienti sotterranei umidi, i trasformatori a secco adeguatamente protetti offrono una vita utile a lungo termine più stabile. In ambienti esposti all'esterno, le guarnizioni dei trasformatori in olio sono più soggette a invecchiamento.

7. Caratteristiche dell'impedenza di sequenza zero

L'impedenza di sequenza zero è il parametro definente che distingue un trasformatore di terra da un trasformatore di potenza standard, determinando direttamente l'entità della corrente di guasto e la precisione del coordinamento delle protezioni.

A secco: il processo di colata in resina epossidica fornisce una spaziatura fissa degli avvolgimenti e un isolamento uniforme, risultando in un'impedenza di sequenza zero coerente con un'elevata stabilità termica. Questo è adatto per applicazioni che richiedono una rigorosa precisione dell'impedenza di sequenza zero per il coordinamento delle protezioni. Tuttavia, la sua impedenza di sequenza zero è tipicamente leggermente superiore a quella di un'unità in olio comparabile, il che deve essere tenuto in considerazione in fase di progettazione.

Trasformatore di terra/messa a terra a secco in resina epossidica colata 

In olio: sotto isolamento olio-carta, l'impedenza di sequenza zero è maggiormente influenzata dalla temperatura dell'olio e dalle condizioni di flusso. Tuttavia, nei progetti ad alta capacità, è possibile ottenere un'impedenza di sequenza zero inferiore attraverso una sezione trasversale del nucleo e una disposizione degli avvolgimenti ottimizzate, soddisfacendo i requisiti di alta corrente dei guasti a terra di lunga durata. Si noti che l'aumento della temperatura dell'olio può causare la deriva dell'impedenza di sequenza zero, influenzando la precisione delle impostazioni di protezione.

8. Accessori e capacità di monitoraggio online

La configurazione degli accessori di un trasformatore di terra influisce direttamente sull'efficienza della manutenzione e sulla capacità di allarme di guasto.

A secco: lo standard include sensori di temperatura a resistenza di platino PT100 e un controllore di temperatura intelligente (avvio/arresto automatico della ventola, allarme/intervento per surriscaldamento). Le aggiunte opzionali includono il monitoraggio online delle scariche parziali (PD), il monitoraggio della corrente di messa a terra del nucleo e il monitoraggio della temperatura dei punti caldi degli avvolgimenti. I dati vengono trasmessi tramite protocollo RS485 / Modbus al sistema di monitoraggio della stazione per ispezione remota e valutazione delle condizioni.

In olio: lo standard include il relè Buchholz (allarme/intervento per gas), indicatore del livello dell'olio, indicatore della temperatura dell'olio, dispositivo di scarico della pressione e disidratatore. Le aggiunte opzionali includono l'analisi dei gas disciolti (DGA), il monitoraggio online dell'umidità e il monitoraggio della perdita dielettrica dei boccoli, consentendo la valutazione delle condizioni e l'allarme di guasto per il sistema di isolamento olio-carta.

Riepilogo

I trasformatori di terra a secco in resina epossidica colata e quelli in olio non sono sostituti ma soluzioni complementari per diversi scenari applicativi: