Qual è il risultato della connessione in parallelo di trasformatori trifase?

Risultati dell'Operazione in Parallelo dei Trasformatori Triassiali

L'operazione in parallelo di due o più trasformatori triassiali è una configurazione comune nei sistemi elettrici, finalizzata all'aumento della capacità, affidabilità e flessibilità del sistema. Tuttavia, i trasformatori devono soddisfare determinate condizioni per garantire un'operazione in parallelo sicura, stabile ed efficiente. Di seguito sono riportati i risultati dell'operazione in parallelo dei trasformatori triassiali e le considerazioni correlate.

1. Condizioni per l'Operazione in Parallelo

Per garantire che i trasformatori triassiali possano operare in sicurezza in parallelo, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:

• Tensioni Nominali Uguale: Le tensioni nominali sia sul lato ad alta tensione che su quello a bassa tensione dei trasformatori devono essere identiche. Se le tensioni non corrispondono, può verificarsi un disequilibrio di corrente o un sovraccarico.

• Stesso Rapporto di Avvolgimento: Il rapporto di avvolgimento (il rapporto tra il lato ad alta tensione e quello a bassa tensione) dei trasformatori deve essere lo stesso. Se i rapporti differiscono, ciò comporterà tensioni secondarie inconsistenti, causando correnti circolanti, aumentando le perdite e riducendo l'efficienza.

• Gruppi di Connessione Identici: I tipi di connessione (come Y/Δ, Δ/Y, ecc.) dei trasformatori triassiali devono essere gli stessi. Gruppi di connessione diversi possono causare differenze di fase, portando a correnti circolanti o a una distribuzione ineguale del potere.

• Impedenza di Cortocircuito Simile: L'impedenza di cortocircuito dei trasformatori in operazione parallela dovrebbe essere il più possibile simile. Se c'è una differenza significativa nell'impedenza di cortocircuito, la distribuzione del carico sarà ineguale, potenzialmente causando il sovraccarico di un trasformatore mentre un altro rimane sottocarico.

• Stessa Frequenza: I trasformatori devono operare alla stessa frequenza. Questo è solitamente garantito collegandoli alla stessa rete elettrica.

2. Risultati dell'Operazione in Parallelo

a. Aumento della Capacità

Capacità Totale: Quando più trasformatori operano in parallelo, la capacità totale del sistema è la somma delle capacità individuali dei trasformatori. Ad esempio, due trasformatori da 500 kVA in operazione parallela forniscono una capacità totale di 1000 kVA. Ciò permette al sistema di gestire richieste di carico maggiori.

b. Distribuzione del Carico

Distribuzione Ideale del Carico: In uno scenario ideale, in cui tutti i trasformatori in operazione parallela soddisfano le condizioni sopra menzionate (in particolare, avendo impedenze di cortocircuito simili), il carico sarà distribuito in modo uniforme tra i trasformatori. Ogni trasformatore porterà una quota uguale della corrente di carico, assicurando un'operazione stabile del sistema.

Distribuzione Non Ideale del Carico: Se le impedenze di cortocircuito dei trasformatori differiscono, la distribuzione del carico sarà ineguale. I trasformatori con impedenza di cortocircuito inferiore porteranno una maggiore parte del carico, mentre quelli con impedenza superiore ne porteranno meno. Questa distribuzione ineguale può portare a un sovraccarico di alcuni trasformatori, influendo sull'affidabilità e sulla durata del sistema.

c. Correnti Circolanti

Generazione di Correnti Circolanti: Se i trasformatori in operazione parallela non soddisfano le condizioni sopra menzionate (come rapporti di avvolgimento diversi, gruppi di connessione o impedenza di cortocircuito), possono verificarsi correnti circolanti tra i trasformatori. La corrente circolante si riferisce al flusso di corrente tra i trasformatori in assenza di carichi esterni. Le correnti circolanti aumentano le perdite del sistema e possono causare il surriscaldamento dei trasformatori, riducendone la durata.

Impatto delle Correnti Circolanti: La presenza di correnti circolanti riduce la capacità effettiva di uscita dei trasformatori perché parte della corrente viene utilizzata per la circolazione interna piuttosto che per alimentare il carico. Inoltre, le correnti circolanti possono far surriscaldare i trasformatori, aumentando il rischio di guasto.

d. Miglioramento dell’Affidabilità

Redondanza: L'operazione in parallelo dei trasformatori fornisce redondanza. Se un trasformatore fallisce o richiede manutenzione, gli altri possono continuare a fornire energia, assicurando l'operazione continua del sistema. Ciò migliora l'affidabilità e la disponibilità complessiva del sistema elettrico.

e. Efficienza dei Costi

Espansione Flessibile: Operando in parallelo, la capacità del sistema può essere incrementata gradualmente senza sostituire i trasformatori esistenti. Si tratta di una soluzione cost-effective per l'espansione graduale dei sistemi elettrici.

Capacità di Backup: I trasformatori in operazione parallela possono fornire capacità di backup. In condizioni normali, tutti i trasformatori condividono il carico, ma se un trasformatore fallisce, gli altri possono temporaneamente gestire il carico aggiuntivo, evitando l'interruzione del sistema.

3. Considerazioni per l'Operazione in Parallelo

a. Dispositivi di Protezione

Protezione Differenziale: Per prevenire correnti circolanti o altre condizioni anomale durante l'operazione in parallelo, vengono solitamente installati dispositivi di protezione differenziale. La protezione differenziale rileva le differenze di corrente tra i trasformatori e può isolare rapidamente un trasformatore difettoso per proteggere il sistema.

b. Monitoraggio e Controllo

• Monitoraggio del Carico: I trasformatori in operazione parallela dovrebbero essere dotati di strumenti di monitoraggio del carico per tenere traccia in modo continuo del carico su ciascun trasformatore, assicurando una distribuzione uniforme. Se viene rilevata una distribuzione ineguale, dovrebbero essere apportate prontamente le necessarie modifiche.

• Monitoraggio della Temperatura: Poiché l'operazione in parallelo può portare a un sovraccarico di alcuni trasformatori, è importante monitorare la temperatura dei trasformatori per prevenire il surriscaldamento e i danni.

c. Manutenzione e Ispezione

• Controlli Regolari: I trasformatori in operazione parallela dovrebbero sottoporsi a ispezioni e manutenzioni regolari per garantire prestazioni ottimali. Particolare attenzione dovrebbe essere dedicata alla verifica dell'impedenza di cortocircuito, dei gruppi di connessione e di altri parametri per assicurare che rimangano consistenti per l'operazione in parallelo.

• Isolamento dei Guasti: Se un trasformatore fallisce, dovrebbe essere immediatamente isolato dal sistema per evitare di influire sull'operazione degli altri trasformatori.

4. Riepilogo

L'operazione in parallelo dei trasformatori triassiali può aumentare significativamente la capacità, l'affidabilità e la flessibilità del sistema, ma devono essere soddisfatte condizioni rigorose, come tensioni nominali uguali, rapporti di avvolgimento, gruppi di connessione e impedenza di cortocircuito. Se queste condizioni sono soddisfatte, il carico sarà distribuito in modo uniforme tra i trasformatori e il sistema opererà in modo stabile. Tuttavia, se queste condizioni non sono soddisfatte, possono verificarsi problemi come correnti circolanti e distribuzione ineguale del carico, influendo sull'efficienza e sulla sicurezza del sistema.

L'operazione in parallelo fornisce anche redondanza, consentendo al sistema di continuare a operare anche se un trasformatore fallisce, e offre una soluzione cost-effective per l'espansione graduale del sistema.