Quali sono i sistemi di protezione utilizzati nei trasformatori

I trasformatori sono componenti critici nei sistemi elettrici. Per garantire la loro operazione sicura e affidabile, sono generalmente dotati di vari sistemi di protezione. Questi sistemi possono rilevare e rispondere a diversi tipi di guasti e condizioni anomale, interrompendo prontamente l'alimentazione per prevenire l'escalation del guasto. Di seguito sono elencati alcuni sistemi di protezione comuni per i trasformatori:

1. Protezione contro il sovracorrente

1.1 Protezione istantanea contro il sovracorrente

• Funzione: Rileva e risponde rapidamente ai guasti di cortocircuito, interrompendo immediatamente l'alimentazione.

• Applicazione: Adatta per isolare rapidamente i guasti di cortocircuito, prevenendo il surriscaldamento e il danneggiamento del trasformatore.

1.2 Protezione contro il sovracorrente con ritardo temporizzato

• Funzione: Rileva la sovracorrente sostenuta e interrompe l'alimentazione dopo un certo ritardo.

• Applicazione: Adatta per gestire le condizioni di sovraccarico, prevenendo il surriscaldamento del trasformatore per periodi prolungati.

2. Protezione differenziale

2.1 Protezione differenziale del trasformatore

• Funzione: Confronta le correnti su entrambi i lati del trasformatore per rilevare i guasti interni.

• Principio: In condizioni normali, le correnti su entrambi i lati del trasformatore dovrebbero essere uguali e in direzioni opposte. Ogni discrepanza indica un potenziale guasto interno.

• Applicazione: Adatta per trasformatori di grandi dimensioni, in grado di rilevare e isolare rapidamente i guasti interni.

3. Protezione a gas (Relè Buchholz)

3.1 Protezione a gas leggero

• Funzione: Rileva piccole quantità di gas generate all'interno del trasformatore e attiva un allarme.

• Applicazione: Utilizzata per un avviso precoce, sollecitando il personale di manutenzione a eseguire ispezioni.

3.2 Protezione a gas pesante

• Funzione: Rileva grandi quantità di gas generate all'interno del trasformatore e interrompe immediatamente l'alimentazione.

• Applicazione: Utilizzata per isolare rapidamente guasti interni gravi, prevenendo incendi ed esplosioni.

4. Protezione termica

4.1 Protezione della temperatura degli avvolgimenti

• Funzione: Monitora la temperatura degli avvolgimenti del trasformatore e attiva un allarme o interrompe l'alimentazione se la temperatura supera un valore prefissato.

• Applicazione: Previene il surriscaldamento del trasformatore, prolungandone la vita utile.

4.2 Protezione della temperatura dell'olio

• Funzione: Monitora la temperatura dell'olio del trasformatore e attiva un allarme o interrompe l'alimentazione se la temperatura supera un valore prefissato.

• Applicazione: Previene il surriscaldamento dell'olio, che può causare la degradazione e il fallimento dei materiali isolanti.

5. Protezione della pressione

5.1 Protezione di rilascio della pressione

• Funzione: Monitora la pressione interna del trasformatore e rilascia la pressione se supera un valore prefissato per prevenire le esplosioni.

• Applicazione: Adatta per trasformatori a immersione in olio, assicurando un rilascio di pressione sicuro quando la pressione interna è troppo alta.

6. Monitoraggio dell'isolamento

6.1 Monitoraggio della resistenza di isolamento

• Funzione: Monitora la resistenza di isolamento degli avvolgimenti del trasformatore e attiva un allarme se scende al di sotto di un valore prefissato.

• Applicazione: Rilevazione precoce dell'invecchiamento o del danno dell'isolamento, prevenendo i guasti.

7. Protezione contro la corrente di sequenza zero

7.1 Protezione contro la corrente di sequenza zero

• Funzione: Rileva le correnti di sequenza zero in un sistema trifase per identificare i guasti di terra monofase.

• Applicazione: Adatta per sistemi con neutro a terra, prevenendo il danneggiamento delle apparecchiature a causa di guasti di terra monofase.

8. Protezione della tensione

8.1 Protezione contro la sovratensione

• Funzione: Monitora la tensione del sistema e attiva un allarme o interrompe l'alimentazione se la tensione supera un valore prefissato.

• Applicazione: Previene il cedimento dell'isolamento e il danneggiamento delle apparecchiature a causa della sovratensione.

8.2 Protezione contro la sotto-tensione

• Funzione: Monitora la tensione del sistema e attiva un allarme o interrompe l'alimentazione se la tensione scende al di sotto di un valore prefissato.

• Applicazione: Previene il malfunzionamento delle apparecchiature a causa della sotto-tensione.

9. Protezione non elettrica

9.1 Protezione del livello dell'olio

• Funzione: Monitora il livello dell'olio nel trasformatore e attiva un allarme se scende al di sotto di un valore prefissato.

• Applicazione: Previene la riduzione dell'efficienza del raffreddamento e il danneggiamento delle apparecchiature a causa di livelli di olio bassi.

9.2 Analisi cromatografica dell'olio

• Funzione: Analizza periodicamente il contenuto di gas nell'olio del trasformatore per rilevare i guasti interni.

• Applicazione: Utilizzata per il rilevamento precoce dei guasti interni, guidando la manutenzione e le riparazioni.

10. Protezione digitale

10.1 Protezione basata su microprocessore

• Funzione: Utilizza microprocessori e algoritmi intelligenti per integrare più funzioni di protezione, migliorando l'accuratezza e l'affidabilità della protezione.

• Applicazione: Adatta per reti elettriche intelligenti moderne, consentendo il monitoraggio remoto e la protezione automatizzata.

Riepilogo

I sistemi di protezione dei trasformatori utilizzano vari metodi per rilevare e rispondere a diversi tipi di guasti e condizioni anomale, garantendo l'operazione sicura e affidabile dei trasformatori. Questi sistemi di protezione includono la protezione contro il sovracorrente, la protezione differenziale, la protezione a gas, la protezione termica, la protezione della pressione, il monitoraggio dell'isolamento, la protezione contro la corrente di sequenza zero, la protezione della tensione e la protezione non elettrica. La scelta del sistema di protezione dipende dal tipo, dalla capacità e dall'ambiente di applicazione del trasformatore. Attraverso queste misure di protezione, i guasti dei trasformatori possono essere efficacemente prevenuti e minimizzati, prolungando la durata delle apparecchiature e garantendo l'operazione stabile del sistema elettrico.