Guida alle protezioni dei trasformatori: Funzioni Struttura Tipi e Manutenzione

1. Funzioni dei bocchetti per trasformatori

La funzione principale dei bocchetti per trasformatori è quella di far uscire i terminali delle spire all'esterno. Essi agiscono sia come componenti isolanti tra i terminali e la vasca d'olio, sia come dispositivi di fissaggio per i terminali.

Durante l'operazione del trasformatore, i bocchetti trasportano continuamente le correnti di carico e, in caso di cortocircuito esterno, resistono alle correnti di cortocircuito. Pertanto, i bocchetti per trasformatori devono soddisfare i seguenti requisiti:

• Possedere una forza elettrica specificata e una sufficiente resistenza meccanica;

• Avere una buona stabilità termica per resistere al riscaldamento istantaneo durante i cortocircuiti;

• Presentare una struttura compatta e leggera, un'eccellente tenuta stagna, forte versatilità e facilità di manutenzione.

2. Struttura esterna dei bocchetti

I componenti esterni di un bocchetto includono: pannelli terminali, connettori di guida, coperture antipioggia, indicatori di livello dell'olio, tappi dell'olio, serbatoi dell'olio, guaine porcellanate superiori, schermi inferiori, anelli di sollevamento, valvole dell'olio, targhette, tappi di ventilazione, bocchetti di connessione, guaine porcellanate inferiori e sfere di equalizzazione.

3. Struttura interna dei bocchetti

• Struttura di isolamento principale: Composta da un condensatore cilindrico multicapo, realizzato con carta di cavo impregnata d'olio ed elettrodi di equalizzazione in alluminio; l'isolamento esterno è fornito dalle guaine porcellanate, che fungono anche da contenitori per l'olio del trasformatore.

• Tenuta stagna: Adotta una struttura completamente sigillata, con l'olio interno del trasformatore che forma un sistema indipendente non influenzato dalle condizioni atmosferiche esterne.

• Metodo di connessione: La connessione complessiva utilizza un fissaggio meccanico a molla robusta, garantendo sia la tenuta stagna che la compensazione dell'espansione/contrazione dovuta ai cambiamenti di temperatura.

Il serbatoio dell'olio in cima al bocchetto serve per regolare la variazione del volume d'olio causata dai cambiamenti di temperatura, evitando variazioni significative della pressione interna; l'indicatore di livello dell'olio sul serbatoio può monitorare il livello d'olio in tempo reale durante l'operazione. La sfera di equalizzazione alla coda migliora la distribuzione del campo elettrico, riducendo la distanza d'isolamento tra la coda del bocchetto e i componenti o le spire a terra.

Il piccolo bocchetto sulla fine dello schermo dei bocchetti a condensatore a olio-carta può essere utilizzato per test di capacità, fattore di perdita dielettrica e scariche parziali dei trasformatori. Durante l'operazione normale, questo piccolo bocchetto deve essere affidabilmente collegato a terra. Quando si smonta il piccolo bocchetto dello schermo, è necessario fare attenzione a prevenire la rotazione o lo strappo del tubo del piccolo bocchetto, per evitare la disconnessione dei terminali o il danno alla lamina di rame sugli elettrodi.

4. Disposizione dei bocchetti per trasformatori trifase

Osservando dal lato dei bocchetti ad alta tensione del trasformatore, la disposizione da sinistra a destra è etichettata come segue:

• Lato ad alta tensione: O, A, B, C

• Lato a media tensione: Om, Am, Bm, Cm

• Lato a bassa tensione: O, a, b, c

5. Classificazione dei bocchetti in base al materiale e alla struttura di isolamento

I bocchetti possono essere classificati in tre categorie:

• Bocchetti a singolo isolamento: Includono bocchetti in porcellana pura e bocchetti in resina;

• Bocchetti a isolamento composito: Ulteriormente suddivisi in bocchetti a olio, a gel e a gas;

• Bocchetti a condensatore: Includono bocchetti a condensatore a olio-carta e bocchetti a condensatore a resina-carta.

6. Bocchetti a condensatore a olio-carta

Secondo la struttura portatrice di corrente, i bocchetti a condensatore a olio-carta possono essere divisi in tipo a passaggio del cavo e tipo a conduzione a canale. Tra questi, il tipo a conduzione a canale è ulteriormente classificato in tipo a connessione diretta e tipo a passaggio di barra in base al metodo di connessione tra il terminale lato olio e il bocchetto. I bocchetti a passaggio del cavo e a conduzione a canale a connessione diretta sono ampiamente utilizzati nei sistemi elettrici, mentre i bocchetti a condensatore a olio-carta a passaggio di barra sono meno comuni.

Il processo di fabbricazione del nucleo del condensatore per i bocchetti a condensatore è il seguente: partendo da un tubo conduttore cavo di rame vuoto come base, viene prima avvolto strettamente uno strato di carta di cavo con uno spessore di 0,08-0,12 mm come strato isolante, seguito da uno strato di alluminio con uno spessore di 0,01 mm o 0,007 mm come schermo del condensatore; questo avvolgimento alternato di carta di cavo e alluminio viene ripetuto fino a raggiungere il numero e lo spessore richiesti di strati.

Questo forma un circuito di condensatori in serie multi-strato—dove il tubo conduttore è al potenziale più alto, e l'alluminio esterno più lontano è collegato a terra (schermo di terra). Secondo il principio di divisione della tensione del condensatore in serie, la tensione tra il tubo conduttore e la terra è uguale alla somma delle tensioni tra ogni strato di schermo del condensatore, e la tensione tra gli strati di schermo è inversamente proporzionale alla loro capacità. Questo assicura che la tensione totale sia distribuita uniformemente su tutto lo strato isolante del nucleo del condensatore, ottenendo un design compatto e leggero per il bocchetto.