Trasformatori di distribuzione di rete per reti elettriche e reti locali

Alloggiati in Casematte
I trasformatori di rete, che sono trasformatori di distribuzione per reti elettriche e puntuali, sono unità trifase di grandi dimensioni.

Secondo la norma ANSI C57.12.40 - 1982, le unità di rete sono tipicamente categorizzate come di tipo casamatta o di tipo sotterraneo:

• Trasformatori di tipo casamatta: Adatti per operazioni occasionali sommerse.

• Trasformatori di tipo sotterraneo: Adatti per operazioni frequenti o continue sommerse.

I trasformatori di rete vengono anche utilizzati negli edifici, solitamente nel seminterrato. In tali casi, possono essere utilizzati trasformatori di tipo casamatta, a condizione che la stanza sia costruita e protetta adeguatamente a questo scopo. Le utility possono optare anche per unità a secco e unità con oli isolanti meno infiammabili.

Caratteristiche Tecniche

Un trasformatore di rete è dotato di un interruttore trifase lato primario, capace di aprire, chiudere o cortocircuitare la connessione del lato primario a terra. Le sue tensioni secondarie standard sono 216Y/125 V e 480Y/277 V. La tabella 1 sottostante elenca le specifiche standard.

I trasformatori con una capacità nominale di 1000 kVA o meno hanno un'impedenza del 5%; per quelli con una capacità nominale superiore a 1000 kVA, l'impedenza standard è del 7%.
Il rapporto reattanza-resistenza (X/R) varia generalmente da 3 a 12. I trasformatori con impedenza inferiore (come quelli con un'impedenza del 4%) presentano cadute di tensione inferiori e correnti di guasto secondario superiori. (Le correnti di guasto secondario superiori sono vantaggiose per la rimozione dei guasti nella rete.) Tuttavia, un'impedenza inferiore comporta costi – si traduce in correnti circolanti superiori e un peggior bilanciamento del carico tra i trasformatori.

I trasformatori con una capacità nominale di 1000 kVA o meno hanno un'impedenza del 5%; per quelli con una capacità nominale superiore a 1000 kVA, l'impedenza standard è del 7%. Il rapporto reattanza-resistenza (X/R) varia generalmente da 3 a 12. I trasformatori con impedenza inferiore (come quelli con un'impedenza del 4%) presentano cadute di tensione inferiori e correnti di guasto secondario superiori. (Le correnti di guasto secondario superiori sono vantaggiose per la rimozione dei guasti nella rete.) Tuttavia, un'impedenza inferiore comporta costi – si traduce in correnti circolanti superiori e un peggior bilanciamento del carico tra i trasformatori.

Connessioni di messa a terra
La maggior parte dei trasformatori di rete è connessa in delta - stella a terra. Bloccando la corrente sequenziale zero, questa connessione mantiene la corrente di messa a terra sui cavi primari a un livello basso. Di conseguenza, può essere utilizzato un relè di guasto a terra altamente sensibile sul circuit breaker della sottostazione. Bloccando la corrente sequenziale zero si riduce anche la corrente sui neutrali dei cavi e sugli involucri dei cavi, inclusi gli armonici sequenziali zero, principalmente il terzo armonico. In caso di guasto primario fase-terra, il circuit breaker del feeder si disconnette, ma i trasformatori di rete continueranno a retroalimentare il guasto fino a quando tutti i protettori di rete non entreranno in funzione (e alcuni potrebbero malfunzionare). A questo punto, i trasformatori di rete retroalimentano il feeder primario come un circuito non messo a terra.
In un circuito non messo a terra, un guasto monofase fase-terra causa uno spostamento del punto neutro, che alza la tensione fase-neutro delle fasi non guastate al livello della tensione fase-fase. I carichi non di rete connessi fase-neutro saranno esposti a questa sovratensione. Alcune reti adottano il metodo di connessione stella a terra-stella a terra.

Questa connessione è più adatta per i feeders combinati. In caso di guasto primario fase-terra, il circuit breaker del feeder si disconnette. Per la corrente di retroalimentazione al primario attraverso la rete, la connessione stella-stella fornisce ancora un punto di riferimento di messa a terra, riducendo così la probabilità di sovratensione. La connessione stella a terra-stella a terra riduce anche la probabilità di ferroresonanza quando il trasformatore subisce un commutazione monopolare.
La maggior parte dei trasformatori di rete è di tipo nucleo, con la struttura del nucleo a tre gambe (trifase, tricolonna) o a cinque gambe (trifase, quintacolonna). Il nucleo a tre gambe, sia esso a nastro o avvolto, è adatto per la connessione delta-stella a terra (ma non per la connessione stella a terra-stella a terra a causa di problemi di riscaldamento del serbatoio). Un trasformatore a nucleo a cinque gambe è adatto per entrambi i tipi di connessione menzionati.