Principio di funzionamento e configurazione della protezione dei trasformatori di messa a terra

Trasformatore di messa a terra a zig-zag

Struttura degli avvolgimenti: Gli avvolgimenti di un trasformatore di messa a terra a zig-zag adottano una connessione a zig-zag. Ogni avvolgimento di fase è costituito da due sezioni avvolte su diverse colonne del nucleo. Queste due sezioni hanno lo stesso numero di spire e direzioni di avvolgimento opposte.

Principio di funzionamento: In condizioni operative normali, poiché le tensioni trifase sono simmetriche, la somma delle correnti negli avvolgimenti trifase è zero e il trasformatore di messa a terra opera in stato di vuoto con solo una piccola corrente di eccitazione. Quando si verifica un guasto a terra monofase nel sistema, la tensione della fase in guasto scende a zero, mentre la tensione delle fasi non in guasto sale alla tensione di linea.

A causa della struttura speciale dell'avvolgimento a zig-zag, i flussi magnetici di sequenza zero generati dalle due sezioni di ogni avvolgimento di fase si annullano a vicenda nel nucleo sotto l'azione della tensione di sequenza zero.

Ciò si traduce in un'impedenza di sequenza zero molto piccola, fornendo così un percorso di corrente di sequenza zero sufficientemente ampio per il sistema per garantire il funzionamento affidabile dei dispositivi di protezione da terra.

Trasformatore di messa a terra convertito da un normale trasformatore trifase

• Collegamento degli avvolgimenti: Tipicamente, gli avvolgimenti di un normale trasformatore trifase sono collegati in configurazione a stella (Y), con il punto neutro messo a terra tramite una resistenza di messa a terra o una bobina di compensazione dell'arco (bobina di Petersen).
• Principio di funzionamento: In condizioni di funzionamento normale, le tensioni trifase sono simmetriche, il potenziale del punto neutro è zero e non vi è corrente di sequenza zero negli avvolgimenti. Quando si verifica un guasto a terra monofase, il potenziale del punto neutro aumenta, generando una tensione di sequenza zero. Sotto l'azione di questa tensione di sequenza zero, negli avvolgimenti compare una corrente di sequenza zero. Selezionando opportunamente i parametri della resistenza di messa a terra o della bobina di compensazione dell'arco, è possibile controllare l'entità della corrente di sequenza zero per soddisfare i requisiti di protezione di messa a terra e limitare le sovratensioni durante i guasti.

Configurazione della protezione dei trasformatori di messa a terra

Protezione dalla corrente di sequenza zero

• Principio di configurazione: Un trasformatore di corrente di sequenza zero è installato sulla linea di uscita del punto neutro del trasformatore di messa a terra. In condizioni di normale funzionamento del sistema, la somma vettoriale delle correnti trifase è zero, pertanto il trasformatore di corrente di sequenza zero non ha uscita. Quando si verifica un guasto a terra monofase, viene generata una corrente di sequenza zero. Quando questa corrente raggiunge il valore impostato, il dispositivo di protezione interviene.
• Funzione: Rileva ed elimina rapidamente i guasti a terra per prevenire l'espansione del guasto, proteggendo la sicurezza delle apparecchiature e del sistema.

Protezione dalle sovracorrenti

• Principio di configurazione: I trasformatori di corrente sono installati sul lato primario o secondario del trasformatore di messa a terra per monitorarne la corrente. Quando la corrente supera la soglia di sovracorrente impostata, il dispositivo di protezione interviene dopo un ritardo temporale.
• Funzione: Protegge il trasformatore di messa a terra dai danni durante sovraccarichi o guasti in cortocircuito.

Protezione a gas (Protezione Buchholz)

• Principio di configurazione: Un relè a gas (relè Buchholz) è installato sui trasformatori di messa a terra immersi in olio. Quando si verifica un lieve guasto interno, generando una piccola quantità di gas, la protezione a gas leggero si attiva per inviare un segnale. Quando si verifica un guasto grave, generando una grande quantità di gas e un impatto del flusso d'olio, la protezione a gas pesante si attiva per far scattare l'interruttore.
• Funzione: Risponde sensibilmente ai guasti interni nel trasformatore di messa a terra, in particolare ai lievi guasti in fase iniziale, consentendo di adottare misure tempestive.

Protezione dalla temperatura

• Principio di configurazione: I sensori di temperatura sono installati sugli avvolgimenti o sul nucleo del trasformatore di messa a terra per monitorare la temperatura in tempo reale. Quando la temperatura supera il valore impostato, il dispositivo di protezione interviene.
• Funzione: Previene il danneggiamento dell'isolamento del trasformatore di messa a terra a causa del surriscaldamento, prolungando la vita utile delle apparecchiature e garantendo un funzionamento sicuro.

Protezione dalle sovratensioni

• Principio di configurazione: Monitora la tensione del trasformatore di messa a terra installando relè di sovratensione o utilizzando la funzione di protezione dalle sovratensioni all'interno dei dispositivi di protezione integrati. Quando si verifica una condizione di sovratensione, il dispositivo di protezione interviene.
• Funzione: Limita le potenziali sovratensioni nel sistema, proteggendo l'isolamento del trasformatore di messa a terra e di altre apparecchiature.