Cosa si dovrebbe notare quando si sceglie un trasformatore di corrente per un circuito di trasformatore stazione a 10kV

Condivisione di esperienze pratiche di un ingegnere elettrico sul campo
Di James, 10 anni nell'industria elettrica

Ciao a tutti, sono James, e lavoro nell'industria elettrica da 10 anni.

Dalla partecipazione iniziale alla progettazione di sottostazioni e alla selezione dell'attrezzatura, fino alla successiva responsabilità del collaudo dei sistemi di protezione e automazione per interi progetti, uno dei dispositivi più frequentemente utilizzati nel mio lavoro è stato il trasformatore di corrente (TC).

Di recente, un amico che sta iniziando mi ha chiesto:

“A cosa devo prestare attenzione quando scelgo i trasformatori di corrente per i circuiti delle stazioni trasformatorie a 10kV?”

Ottima domanda! Molti pensano che la scelta di un TC si basi solo sul rapporto di corrente nominale — ma per adattarsi realmente alle esigenze di un circuito, devi considerare molti fattori.

Oggi, condivido con voi, in modo semplice — basandomi sulla mia esperienza pratica degli ultimi anni — quali punti chiave considerare nella scelta dei TC per i circuiti delle stazioni trasformatorie a 10kV, cosa significano ciascun parametro e come fare la scelta giusta.

Niente terminologia complicata, niente standard infiniti — solo conoscenze pratiche che puoi utilizzare nella vita reale.

1. Perché è importante scegliere attentamente i TC per i circuiti delle stazioni trasformatorie?

Anche se il trasformatore di servizio della stazione non è il trasformatore principale di alimentazione, svolge un ruolo critico nel fornire energia interna all'interno di una sottostazione — inclusa l'energia di controllo, l'illuminazione, l'energia per la manutenzione e i sistemi UPS.

Se il trasformatore di stazione fallisce o la sua protezione non funziona, potrebbe portare a:

• Perdita dell'energia di controllo;

• Il sistema DC perde la capacità di carica;

• L'intera sottostazione si ferma.

E poiché il trasformatore di corrente è il componente centrale per la protezione e la misurazione, la sua scelta influenza direttamente se la protezione è affidabile e le misurazioni sono accurate.

Quindi, scegliere il TC giusto = sicurezza + affidabilità + convenienza economica.

2. Sei punti chiave nella scelta dei TC per i circuiti delle stazioni trasformatorie a 10kV

Basandomi sui miei 10 anni di esperienza sul campo e nella pratica progettuale, ecco le sei considerazioni più importanti:

Punto 1: Corrente primaria e secondaria nominale

Scopo: Assicurare che il TC funzioni normalmente e soddisfi i requisiti di sensibilità della protezione.

Questo è il parametro più basilare e importante.

Combinazioni comuni:

• Corrente primaria: 50A, 75A, 100A, 150A (a seconda della capacità del trasformatore di stazione)

• Corrente secondaria: 5A o 0.5A (la maggior parte dei dispositivi di protezione moderni utilizza 0.5A)

Il mio consiglio:

• Scegliere solitamente la corrente primaria come 1,2~1,5 volte la corrente nominale del trasformatore di stazione;

• Per la protezione a microprocessore, preferire l'uscita di 0,5A per ridurre il carico secondario;

• Evitare di scegliere una taratura troppo alta — altrimenti l'accuratezza potrebbe essere scarsa a correnti basse, influendo sulle prestazioni di protezione.

Punto 2: Classe di precisione adatta all'applicazione

Scopo: Assicurare che diverse funzioni (come protezione, misurazione, rilevamento) ricevano segnali accurati.

Diverse applicazioni richiedono diversi livelli di precisione.

Classi comuni:

• Avvolgimento di misura: Classe 0,5

• Avvolgimento di rilevamento: Classe 0,2S

• Avvolgimento di protezione: 5P10, 5P20, 10P10, ecc.

La mia esperienza:

• I circuiti dei trasformatori di stazione non richiedono solitamente un rilevamento di alta precisione, a meno che non ci sia coinvolto un fatturato;

• Gli avvolgimenti di protezione devono mantenere la linearità durante i cortocircuiti;

• I TC multiavvolgimento offrono maggiore flessibilità e sono consigliati.

Punto 3: Capacità nominale di uscita (valore VA)

Scopo: Assicurare che il TC possa alimentare i contatori o i dispositivi di protezione collegati.

Una capacità insufficiente può causare un calo di tensione, influendo sull'accuratezza della misurazione o sul funzionamento della protezione.

Formula di calcolo:

Carico totale = Impedenza del cavo + Impedenza d'ingresso dello strumento/dispositivo di protezione

Il mio consiglio:

• Scegliere solitamente tra 10-30 VA;

• I dispositivi di protezione a microprocessore consumano meno energia — una capacità inferiore è accettabile;

• Se il cavo secondario è lungo (ad esempio, oltre 50 metri), aumentare opportunamente la capacità;

• Non scegliere ciecamente una capacità elevata — evitare la saturazione del nucleo.

Punto 4: Controllo della stabilità termica e dinamica

Scopo: Assicurare che il TC possa sopportare la corrente di cortocircuito senza danni.

Nei sistemi a 10kV, le correnti di cortocircuito possono raggiungere migliaia di ampère.

Come procedere:

• Verificare la corrente massima di cortocircuito (Ik);

• Verificare la corrente di stabilità termica del TC (It) e la corrente di stabilità dinamica (Idyn);

• Generalmente, It ≥ Ik (per 1 secondo), Idyn ≥ 2,5 × Ik

Caso reale: Una volta ho avuto un TC che è esploso dopo un cortocircuito — risultò che la corrente di stabilità dinamica non soddisfaceva i requisiti del sistema. Sostituendolo con un TC di taratura superiore, ho risolto il problema.

Punto 5: Metodo di installazione e tipo di struttura

Scopo: Assicurare che il TC sia facile da installare e manutenere, e che si adatti allo spazio disponibile.

Tipi comuni di TC includono:

• A nucleo (comune negli armadi di distribuzione)

• A post (adatto per uso esterno)

• A guaina (spesso utilizzato sui trasformatori)

Il mio consiglio:

• Negli armadi di distribuzione a 10kV, i TC a nucleo sono i più comuni;

• Assicurarsi che la sezione del conduttore si adatti al diametro del foro del nucleo;

• Per spazi ristretti, considerare i TC a nucleo diviso per facilitare l'installazione e la rimozione;

• In ambienti umidi o corrosivi, scegliere modelli resistenti all'umidità o anticorrosione.

Punto 6: Polarità e metodo di cablaggio

Scopo: Assicurare che la direzione del segnale ai relè di protezione e agli strumenti sia corretta, evitando errori di giudizio.

Una polarità errata può portare a:

• Malfunzionamento o mancanza di protezione;

• Giudizio errato sulla direzione del flusso di potenza;

• Falsi allarmi nella protezione differenziale.

La mia esperienza:

• Tutti i TC dovrebbero avere terminali di polarità chiaramente contrassegnati (P1, P2);

• Utilizzare costantemente la connessione a polarità sottrattiva;

• Eseguire sempre un test di polarità dopo l'installazione o la manutenzione;

• Utilizzare un tester di polarità dedicato o un metodo a corrente continua per la verifica.

3. Altri consigli pratici

Oltre ai sei punti chiave sopra menzionati, ecco alcune altre note importanti:

Configurazione multiavvolgimento:

• Avvolgimenti separati per protezione, misurazione e rilevamento per evitare interferenze;

• Riservare avvolgimenti di riserva per futuri ampliamenti.

Caratteristiche di eccitazione:

• Specialmente per gli avvolgimenti di protezione, ottime caratteristiche di eccitazione migliorano l'affidabilità della protezione;

• Se possibile, eseguire un test della curva di eccitazione per confermare le prestazioni del nucleo.

Riferimento per la scelta di un campione per un trasformatore di stazione da 50kVA

4. I miei suggerimenti finali

Come qualcuno con 10 anni di esperienza sul campo, voglio ricordare a tutti i professionisti:

“Non guardare solo il numero di modello — considera sempre il circuito effettivo, la configurazione di protezione e l'ambiente di installazione quando scegli un TC.”

Specialmente nei circuiti "semplici" dei trasformatori di stazione a 10kV, una scelta impropria spesso porta a conseguenze serie.

Ecco le mie raccomandazioni per diversi ruoli:

Per il personale di manutenzione:

• Imparare a leggere le informazioni sul targa del TC;

• Comprendere i significati dei parametri di base;

• Essere familiari con i metodi di test di polarità;

• Segnalare tempestivamente eventuali anomalie.

Per il personale tecnico:

• Padroneggiare i metodi di calcolo per la scelta del TC;

• Comprendere le caratteristiche degli avvolgimenti di protezione;

• Saper interpretare i parametri di cortocircuito del sistema;

• Essere in grado di analizzare le curve di eccitazione.

Per i manager o i team di acquisto:

• Definire chiaramente le specifiche tecniche;

• Scegliere produttori di reputazione con qualità stabile;

• Richiedere rapporti di test completi dai fornitori;

• Mantenere registri dell'equipaggiamento per la tracciabilità.

5. Considerazioni finali

I trasformatori di corrente possono sembrare piccoli, ma sono gli occhi e le orecchie di tutto il sistema elettrico.

Non si tratta solo di ridurre la corrente — sono la base per la protezione, il fondamento per il rilevamento e la garanzia di sicurezza.

Dopo 10 anni nel campo elettrico, spesso dico:

“I dettagli determinano il successo o il fallimento, e la scelta appropriata garantisce la sicurezza.”

Se mai ti trovi in difficoltà nella scelta dei TC, nel gestire malfunzionamenti frequenti della protezione o non sei sicuro che i tuoi parametri siano adatti, non esitare a contattarmi — sarò felice di condividere ulteriori esperienze pratiche e soluzioni.

Che ogni trasformatore di corrente operi in modo stabile e sicuro, garantendo l'accuratezza e l'affidabilità della nostra rete elettrica!

— James