Considerazioni di Progettazione Chiave per Migliorare l'affidabilità dei Trasformatori Elettrici

I trasformatori di potenza sono componenti critici all'interno della rete elettrica. Una volta che si verificano problemi di qualità, possono non solo causare significative perdite economiche e patrimoniali, ma anche mettere a rischio la vita e causare impatti sociali negativi incommensurabili.

In generale, l'affidabilità di un trasformatore di potenza è influenzata principalmente dal suo design, dalla tecnologia, dai materiali e dagli standard di fabbricazione. Tra questi, il design, essendo la base della qualità del prodotto, svolge un ruolo cruciale nella determinazione dell'affidabilità complessiva dei trasformatori di potenza.

Le statistiche indicano che i "difetti di progettazione" sono la causa principale degli incidenti di qualità storici sperimentati dall'industria, rappresentando oltre l'80% di tali eventi. Pertanto, l'affidabilità del design del trasformatore è sia una premessa che una garanzia fondamentale per raggiungere l'affidabilità complessiva del prodotto. Questo articolo discute diversi aspetti chiave del design dell'affidabilità del trasformatore.

Principio di Progettazione della Capacità di Resistenza ai Cortocircuiti

La capacità di resistenza ai cortocircuiti è un indicatore chiave dell'affidabilità dei trasformatori di potenza. I danni dovuti a una forza insufficiente ai cortocircuiti non sono infrequenti nei sistemi elettrici, e i fallimenti durante i test casuali di cortocircuito vengono segnalati con regolarità.

Come test speciale, solo una percentuale molto piccola dei trasformatori di potenza, meno dell'1% della produzione totale, subisce effettivamente test di cortocircuito. Pertanto, la validazione del design rimane l'approccio più pratico per garantire una sufficiente capacità di resistenza ai cortocircuiti.

Il principio fondamentale del design dei cortocircuiti dovrebbe concentrarsi sulla riduzione al minimo possibile dello stress effettivo di cortocircuito, piuttosto che aumentare ciecamente i limiti di stress ammissibili. L'ultimo approccio dipende eccessivamente dalle proprietà dei materiali e dai processi di fabbricazione e rappresenta una strategia di progettazione non controllabile.

Considerazioni di Progettazione per l'Aumento della Temperatura dei Punti Caldi

L'aumento della temperatura nei vari punti caldi di un trasformatore di potenza è strettamente legato alla sua durata e influenza direttamente l'affidabilità operativa a lungo termine. Come test di tipo, il test di aumento di temperatura non viene eseguito su ogni unità. Pertanto, l'analisi e la verifica del design rimangono essenziali per assicurare che gli aumenti di temperatura nei punti caldi di tutti i componenti rimangano entro limiti sicuri.

Il design dell'aumento della temperatura nei punti caldi del trasformatore dovrebbe concentrarsi su tre aree critiche: i punti caldi delle avvolgimenti, i punti caldi del nucleo e i punti caldi nelle parti strutturali metalliche. Il calcolo accurato della distribuzione del campo magnetico di dispersione e della densità di perdite, basato sulla struttura e sui parametri del prodotto, fornisce una base vitale per la scelta razionale dei materiali dei componenti, l'implementazione efficace delle misure di controllo del flusso disperso e la progettazione ottimizzata del circuito di raffreddamento dell'olio, garantendo che gli aumenti di temperatura nei punti caldi di tutti i componenti rimangano entro valori sicuri.