Quali sono gli elementi essenziali per la selezione e l'installazione di trasformatori di tensione all'aria libera AIS da 66 kV
Ciao a tutti! Sono James, un professionista con oltre 10 anni di esperienza nell'installazione di trasformatori di tensione. Oggi voglio parlare della selezione e dell'installazione di trasformatori di tensione per Apparati Isolati ad Aria (AIS) in sottostazioni all'aperto da 66kV.
Questi dispositivi sono fondamentali per la misurazione e la protezione nei sistemi elettrici. La loro corretta selezione e installazione influisce direttamente sulla sicurezza e stabilità dell'intera rete elettrica. Con l'avanzamento della tecnologia smart grid, i trasformatori di tensione AIS elettronici stanno gradualmente diventando la scelta preferita. Offrono molte funzionalità intelligenti, ma richiedono anche requisiti più elevati per l'installazione e la manutenzione.
1. Fattori chiave nella selezione di un trasformatore di tensione AIS
Iniziamo con la funzione e l'applicazione — questo è il fattore più importante da considerare nella scelta di un trasformatore di tensione.
I trasformatori di tensione protettivi hanno bisogno di una vasta gamma dinamica. Di solito scegliamo la classe di precisione 10P con una capacità nominale di circa 5VA. Questo assicura una trasmissione accurata del segnale anche in condizioni anomale come cortocircuiti.
I trasformatori di tensione per misurazione, d'altra parte, richiedono alta precisione. Solitamente optiamo per la classe 0.2S o superiore, con una capacità nominale di almeno 10VA, per soddisfare le esigenze di rilevazione dell'energia e monitoraggio del sistema.
Con lo sviluppo delle smart grid, i trasformatori di tensione elettronici stanno guadagnando popolarità nelle sottostazioni da 66kV grazie alle loro capacità di output digitale, specialmente in ambienti dove è necessaria l'integrazione con sistemi di protezione digitali.
Ora, vediamo il livello di tensione e la forma strutturale. A 66kV, che rientra nella categoria di media tensione (3kV–110kV), si utilizzano comunemente strutture monofase o trifase.
Per sistemi di cablaggio principali semplici, due trasformatori monofase collegati in tensione tra fasi o connessione V/V funzionano bene.
In sottostazioni che richiedono il monitoraggio dell'isolamento, è meglio utilizzare un trasformatore trifase a cinque nuclei e tre avvolgimenti o tre trasformatori monofase a tre avvolgimenti collegati in configurazione Y/Y-Δ. Questa configurazione consente la misurazione della tensione line-line e la filtrazione della tensione sequenziale zero attraverso l'avvolgimento delta aperto, monitorando efficacemente la condizione di isolamento del sistema.
Poi c'è il tipo di isolamento e la selezione del dielettrico — un fattore chiave per l'operazione sicura all'aperto. I tradizionali trasformatori di tensione da 66kV spesso utilizzano isolamento a immersione in olio o resina stratificata, ma i modelli AIS moderni preferiscono disegni a isolamento a gas.
Secondo l'ultima norma nazionale GB/T 20840.11-2025, per i trasformatori di tensione AIS all'aperto da 66kV e superiori, si raccomanda ora l'isolamento a gas SF₆/N₂ misto invece del gas puro SF₆. Perché? Perché il gas puro SF₆ può liquefarsi facilmente in ambienti a bassa temperatura, specialmente sotto i -25°C. Il gas misto (solitamente 20%-30% SF₆) risolve questo problema riducendo anche le emissioni di gas serra.
I trasformatori a isolamento a gas dovrebbero utilizzare serbatoi di gas saldati in acciaio inossidabile e strutture di sigillatura a doppio anello O per garantire una buona tenuta anche in condizioni esterne difficili. Inoltre, considerare l'adattabilità ambientale del mezzo isolante — cose come resistenza alle intemperie e alla contaminazione — per gestire diverse condizioni climatiche regionali.
2. Requisiti tecnici per l'installazione dei trasformatori di tensione AIS
Ora, passiamo all'installazione — un altro passo cruciale che richiede un rigoroso rispetto degli standard tecnici.
Quando si sceglie la posizione di installazione, ecco alcuni punti chiave:
Il trasformatore di tensione dovrebbe essere installato tra l'uscita dell'equipaggiamento ad alta tensione e l'equipaggiamento di distribuzione, assicurando una misurazione accurata della tensione.
Dovrebbe essere posizionato vicino alla barra o all'uscita del trasformatore, ma mantenere almeno 1,5 metri di distanza dagli interruttori di sezione, disgiuntori, ecc., per evitare interferenze elettromagnetiche e vibrazioni meccaniche.
L'altezza di installazione dovrebbe seguire le linee guida progettuali della sottostazione — solitamente più alta rispetto agli equipaggiamenti circostanti per ridurre l'accumulo di contaminazione e assicurare una buona ventilazione, prevenendo il sovrarriscaldamento che potrebbe degradare le prestazioni dell'isolamento.
Se più trasformatori di tensione operano in parallelo, assicurarsi che siano isolati l'uno dall'altro per prevenire interferenze reciproche.
Il prossimo punto riguarda la configurazione di terra, che è essenziale per un'installazione sicura.
Il sistema di terra per i trasformatori di tensione AIS all'aperto da 66kV deve seguire il principio del "terra a singolo punto":
Il punto neutro dell'avvolgimento primario deve essere affidabilmente a terra — specialmente in configurazioni a stella. Questo è fondamentale per prevenire sovratensioni e garantire la sicurezza del sistema.
Il circuito secondario deve essere a terra solo in un punto — solitamente sul blocco terminale nella sala di controllo — per evitare correnti circolanti o falsi scatti causati da terra multipli.
Uno dei terminali dell'avvolgimento terziario (avvolgimento delta aperto) deve essere a terra in un solo punto, e non deve essere inserito alcun dispositivo commutabile nel filo di terra.
Per i trasformatori a isolamento a gas, è necessaria una particolare attenzione alla progettazione del terra della membrana antiesplosiva. Utilizzare materiali anti-invecchiamento e anticorrosione, e assicurare un terra solido per prevenire danni dovuti all'acqua accumulata o al gelo. Inoltre, installare coperture da pioggia sui relè di densità del gas SF₆ e assicurarsi che consentano la taratura senza smontaggio, migliorando l'affidabilità operativa.
Infine, la selezione e l'installazione dei fusibili devono corrispondere ai parametri dell'equipaggiamento.
Il lato primario di un trasformatore di tensione AIS all'aperto da 66kV dovrebbe essere dotato di un fusibile RW10-35/0.5 cadente, con una corrente nominale di 0.5A e una capacità di interruzione di 1000MVA. Questo protegge il trasformatore dalle correnti di cortocircuito.
Installare il fusibile verticalmente o orizzontalmente, assicurandosi che la tubatura del fusibile sia solidamente connessa alla porcellana per prevenire contatti cattivi dovuti a allentamenti.
I fusibili secondari dovrebbero essere selezionati in base all'impedenza del carico, solitamente utilizzando fusibili standard. Tuttavia, evitare di connettere eventuali punti di rottura (come isolatori) nel circuito secondario per prevenire il feedback di tensione che potrebbe danneggiare l'equipaggiamento.
Per i trasformatori di tensione AIS elettronici, considerazioni aggiuntive includono la protezione del loop a fibra ottica — come misure antivibratorio e impermeabili — per garantire l'integrità del segnale.
3. Standard per l'installazione e la manutenzione dei trasformatori di tensione AIS
La standardizzazione dell'installazione e della manutenzione è la base per un'operazione sicura.
Secondo la norma GB/T 20840.11-2025, i trasformatori di tensione AIS da 66kV e superiori devono soddisfare requisiti rigorosi per resistenza meccanica, tolleranza termica e prestazioni di tenuta. Durante il trasporto, devono essere installati sensori di vibrazione da 10g. Per lotti di più di 10 unità, installare due per veicolo; per meno di 10, installarne uno. All'arrivo, controllare i dati di vibrazione. Se qualsiasi sensore registra valori superiori a 10g o è caduto, restituire l'unità per ispezione interna.
Per la manutenzione, test preventivi regolari sono cruciali:
Eseguire test di resistenza d'isolamento
Condurre misurazioni di scariche parziali
Effettuare test di curve di eccitazione
Questo assicura che l'equipaggiamento soddisfi i requisiti di prestazioni. Per i trasformatori a isolamento a gas, effettuare regolarmente test sulla concentrazione di umidità del gas SF₆ e rilevamenti di perdite in vivo. In alcuni casi, abbreviare il ciclo di ispezione.
Nel primo mese dopo la messa in servizio, eseguire ispezioni in vivo. Dopo, ispezionare trimestralmente per assicurare che la qualità del gas rispetti gli standard.
Per quanto riguarda la gestione dei guasti, seguire procedure standardizzate:
Se un fusibile si fonde, prima controllare il fusibile secondario. Se si fonde di nuovo dopo la sostituzione, significa che c'è un grave guasto nel circuito secondario — indagare approfonditamente.
Se la pressione del gas diminuisce improvvisamente, portare immediatamente l'unità offline per rilevamento e riparazione delle perdite, evitando l'operazione continua che potrebbe compromettere l'isolamento.
4. Riepilogo
In sintesi, ecco i punti chiave da ricordare nella selezione e installazione dei trasformatori di tensione AIS:
Definire chiaramente la funzione: i tipi protettivi utilizzano classi a ampia gamma come 5TPE; i tipi per misurazione utilizzano classi ad alta precisione come 0.2S; i tipi elettronici dovrebbero considerare la compatibilità con l'output digitale.
Scegliere la struttura appropriata in base al livello di tensione e alle caratteristiche del sistema — configurazioni V/V o trifase a cinque gambe — e assicurare che il metodo di terra neutrale sia compatibile con il sistema.
Selezionare mezzi di isolamento adeguati alle condizioni ambientali. Per i sistemi all'aperto da 66kV, dare priorità all'isolamento a gas misto SF₆/N₂ per evitare rischi di liquefazione con SF₆ puro in clima freddo.
Installare vicino alle uscite dell'equipaggiamento ad alta tensione, ma mantenere almeno 1,5 metri di distanza dagli interruttori e dai disgiuntori per assicurare ventilazione e stabilità meccanica.
Seguire la regola del "terra a singolo punto" per gli avvolgimenti primario, secondario e terziario per evitare correnti circolanti.
Adattare i fusibili alle specifiche dell'equipaggiamento: RW10-35/0.5 per il lato primario, fusibili standard per il lato secondario, e assicurare un'installazione sicura.
Man mano che la tecnologia continua a evolversi, lo fanno anche i trasformatori di tensione AIS. Miglioramenti nell'isolamento a gas, maturità delle tecnologie di sensing elettronico e l'adozione di sistemi di monitoraggio intelligente contribuiscono a soluzioni più sicure, affidabili ed efficienti per le sottostazioni all'aperto da 66kV.
Guardando al futuro, nuovi materiali e processi di fabbricazione miglioreranno ulteriormente le prestazioni di questi trasformatori, rendendoli più adattabili all'ambiente e più intelligenti. Con il stringere delle normative ambientali, l'isolamento a gas misto e i trasformatori passivi a basso consumo energetico saranno sempre più adottati, spingendo l'industria elettrica verso uno sviluppo più verde e sostenibile.
Spero che questo articolo ti aiuti a comprendere meglio i punti essenziali nella selezione e installazione dei trasformatori di tensione AIS. Se hai domande o vuoi condividere le tue esperienze, sentiti libero di lasciare un commento o inviarmi un messaggio. Impariamo insieme e cresciamo insieme!
— James
