Installazione di trasformatori da distribuzione a utilizzo

A. Installazione aerea

A1. Capacità unità, metodi di installazione e tipi

Per le installazioni aeree dei trasformatori, possono essere utilizzate unità trifase o banche di unità monofase. I trasformatori, singoli o in banche, con una capacità unitaria o combinata superiore a 300 kVA non devono essere installati su un singolo palo di legno. Sono necessarie considerazioni strutturali speciali per le installazioni su un solo palo con una capacità superiore a 100 kVA.

L'installazione su piattaforma (struttura a due pali) non sarà utilizzata a meno che altri metodi di installazione non siano fattibili. Per i trasformatori in banca, l'installazione a grappolo è preferibile all'installazione a braccio traverso, in quanto più accettabile esteticamente. Analogamente, l'installazione a grappolo o su supporto trifase può essere utilizzata anche per l'installazione di parafulmini e interruttori di protezione, a condizione che sia approvata dall'ente responsabile dell'operazione e della manutenzione dei trasformatori.

Le figure 8-1 e 8-2 illustrano i metodi di installazione dei trasformatori in banca. I trasformatori autoprotetti hanno fusibili primari interni che devono essere sostituiti da personale qualificato. Pertanto, non si consigliano i trasformatori autoprotetti.

A2. Posizionamento

Le installazioni aeree possono fornire energia a diversi edifici. In tali casi, i trasformatori devono essere installati nella posizione del palo più vicina all'edificio con il carico maggiore. Se la distanza non supera i 125 piedi, i cavi secondari dovrebbero collegarsi direttamente agli edifici serviti; altrimenti, sono necessari pali intermedi.

B. Installazione a livello del terreno

B1. Tipi e capacità

L'installazione a livello del terreno può essere di tipo compartimentato a pad o di tipo unità sottostazione. La figura 8-3 mostra un'installazione tipica di un trasformatore compartimentato a pad.

Non è permesso l'uso di trasformatori di tipo convenzionale (a palo) con dispositivi di protezione primari e secondari separati. Questo perché tali installazioni sono più pericolose, generalmente più difficili da mantenere, richiedono più spazio e raramente comportano risparmi significativi poiché è necessario recintarle.

I trasformatori compartimentati a pad devono essere utilizzati solo all'esterno, anche se sono progettati per entrambe le installazioni interne ed esterne. Le unità sottostazione possono essere utilizzate sia all'interno che all'esterno.

B2. Trasformatori compartimentati a pad con isolamento a liquido

I trasformatori compartimentati a pad trifase possono avere dimensioni standard ANSI fino a 2500 kVA, ma non devono essere utilizzati quando la tensione primaria supera i 15 kV o quando la corrente di cortocircuito è così elevata che l'attrezzatura standard non può soddisfare il dovere di interruzione primaria richiesto.

Nella scelta tra trasformatori compartimentati a pad e unità sottostazione (dotate di trasformatori centrale di carico integrali o non integrali), devono essere considerati i seguenti fattori: scenari di applicazione, potenziale di espansione, coordinazione dei dispositivi di cortocircuito e di protezione, giudizio ingegneristico solido, pratiche riconosciute dell'industria, nonché le seguenti considerazioni relative all'operazione, alla manutenzione e alla affidabilità:

• Se gli operatori devono frequentemente utilizzare strumenti e interruttori, si devono scegliere le unità sottostazione e i trasformatori centrale di carico integrali o non integrali. Per i trasformatori compartimentati a pad, gli strumenti e i dispositivi di operazione si trovano all'interno di un compartimento chiuso a chiave e non sono facilmente accessibili.

• I trasformatori compartimentati a pad richiedono l'uso di un bastone isolante per operare il meccanismo di interruzione e disconnettere il cavo (a causa del requisito di design fronte morto). Tuttavia, gli interruttori ad alta tensione comunemente utilizzati nelle unità sottostazione non richiedono strumenti speciali e sono più facili da operare.

• Le unità sottostazione e i trasformatori centrale di carico integrali dispongono di funzioni di raffreddamento a ventilazione, che possono fornire una capacità aggiuntiva del 12% in condizioni di aumento di temperatura di 55/65 gradi Celsius. Invece, i trasformatori compartimentati a pad autoraffreddanti non dispongono di questa funzione e non è possibile aggiungere ventole per migliorare la capacità di raffreddamento.

B3. Fornitura di energia residenziale

I trasformatori a pad sono tipicamente utilizzati per la fornitura di energia residenziale e commerciale su piccola scala.

B4. Fornitura di energia industriale

I trasformatori a pad possono essere utilizzati per applicazioni industriali, commerciali o correlate, purché siano soddisfatte le seguenti condizioni: forniscono energia a un solo edificio; i dispositivi di misurazione e l'apparato di commutazione secondario possono essere installati all'interno di tale edificio; e sono soddisfatti i requisiti di coordinazione per i dispositivi di cortocircuito e di protezione.

B5. Fornitura di energia per carichi elevati

Le unità sottostazione e i trasformatori centrale di carico integrali e/o non integrali saranno utilizzati in applicazioni industriali, commerciali su larga scala e istituzionali che coinvolgono carichi elevati, fornitura di energia a più edifici e la necessità di dispositivi di protezione della barra secondaria.

B6. Unità sottostazione secondarie

Devono essere utilizzate unità sottostazione secondarie con sezioni di uscita integrali o non integrali. Poiché nessuno dei due tipi è protetto da manomissioni, è necessario un recinto, la cui altezza deve conformarsi ai requisiti del National Electrical Safety Code (NESC). Per i sistemi di alimentazione 480Y/277V, si devono evitare trasformatori con una capacità superiore a 1500 kVA; per i sistemi di alimentazione 280Y/120V, si devono evitare trasformatori con una capacità superiore a 500 kVA, tenendo conto della magnitudine della corrente di cortocircuito secondaria.

Tuttavia, in alcuni casi, potrebbe essere più fattibile ed economico equipaggiare i sistemi di alimentazione 480Y/277V con trasformatori da 2000 kVA e utilizzare fusibili limitatori di corrente in combinazione con interruttori differenziali per limitare la corrente di cortocircuito secondaria. L'ente utente (come il Host/REQ CMD dell'Aeronautica Militare degli Stati Uniti) stabilirà i requisiti per i contatori di richiesta.

B7. Posizionamento

Si preferiscono le installazioni esterne rispetto a quelle interne a causa dei costi inferiori dello spazio. Tuttavia, considerando fattori come la lunghezza dei cavi secondari, in alcuni casi potrebbe essere necessaria un'installazione interna, o potrebbe essere più economicamente vantaggiosa.

B7 - 1 Trasformatori a liquido installati all'esterno

Le installazioni esterne devono conformarsi al National Electrical Code (NEC), MIL-HDBK-1008A e al National Electrical Safety Code (NESC). Il luogo di installazione del trasformatore deve garantire che, in caso di incendio, i prodotti di combustione non vengano aspirati nell'ingresso d'aria del sistema di riscaldamento, ventilazione e condizionamento (HVAC) degli edifici adiacenti.

Il posizionamento dei trasformatori a pad deve essere in linea con il concetto di progettazione architettonica e protetto dagli impatti veicolari. La coordinazione con l'architettura può essere ottenuta pianificando adeguatamente la posizione relativa al paesaggio, piantando arbusti intorno al trasformatore o utilizzando recinzioni schermate. Le linee di alimentazione primaria per i trasformatori a pad devono essere sotterranee. Per la connessione secondaria all'edificio, possono essere utilizzati cavi sotterranei o canali di distribuzione, ma non devono essere utilizzati più di sei cavi sotterranei per fase in parallelo, poiché connessioni troppo complesse possono portare a problemi di manutenzione e spazio.

B7 - 2 Trasformatori a liquido installati all'interno

Le installazioni interne devono conformarsi al National Electrical Code (NEC) e MIL-HDBK-1008A. Il caveau del trasformatore deve essere situato sulla parete esterna dell'edificio, avere bocchette di aerazione verso l'esterno e essere accessibile solo dall'esterno dell'edificio nelle condizioni di progettazione normali.

I ventilatori e le bocchette di ingresso del sistema di riscaldamento, ventilazione e condizionamento (HVAC) devono essere interconnessi con i rilevatori di fumo e i rilevatori di velocità di salita nel caveau del trasformatore e/o nelle stanze correlate. In caso di incendio nel caveau del trasformatore e/o nelle stanze correlate, questi rilevatori devono deenergizzare l'ingresso d'aria del sistema HVAC. Tuttavia, se l'ingresso d'aria del sistema HVAC si trova sul tetto dell'edificio o sul lato opposto rispetto al caveau del trasformatore, tale interconnessione non è necessaria.

Devono essere apposti cartelli alle porte di accesso del caveau del trasformatore indicanti l'equipaggiamento e le procedure antincendio appropriati. Non devono essere installate tubazioni o condotti sopra i trasformatori interni.