Quattro principali cause e soluzioni per il disequilibrio di tensione del trasformatore

I trasformatori svolgono un ruolo indispensabile nei sistemi di potenza e quasi ogni dispositivo elettrico dipende dalla loro fornitura stabile di energia. A volte potrebbe accadere che la tensione del trasformatore sia instabile o persino squilibrata. Questo fenomeno non solo influenza l'efficienza operativa delle apparecchiature, ma può anche portare una serie di gravi pericoli per la sicurezza. Quali sono esattamente le cause dello squilibrio della tensione del trasformatore? E come si può risolvere efficacemente questo problema?

1. Squilibrio del carico trifase

L'equilibrio della tensione di un trasformatore è strettamente legato alla distribuzione del carico. Lo squilibrio del carico trifase è spesso il fattore principale che porta allo squilibrio della tensione. In parole semplici, uno squilibrio del carico trifase è come un'auto con pneumatici molto usurati su un lato e nessun problema sull'altro, causando una deviazione dell'auto. In caso di squilibrio del carico, la corrente in alcune fasi è eccessiva, portando a un aumento della tensione in una fase del trasformatore, mentre la tensione nelle altre fasi diminuisce relativamente, creando uno squilibrio della tensione. 

In particolare, nel consumo di energia industriale, l'accensione e lo spegnimento delle apparecchiature e i cambiamenti irregolari nello stato di funzionamento possono portare a gravi squilibri del carico. Per risolvere questo problema, da un lato, è necessario distribuire razionalmente il carico delle apparecchiature per raggiungere il più possibile un equilibrio del carico; dall'altro, la capacità del trasformatore deve essere adeguatamente abbinata alle esigenze del carico per prevenire squilibri dovuti a capacità insufficiente. È possibile installare dispositivi di distribuzione automatica del carico per regolare in tempo reale il carico di ciascuna fase e mantenere la stabilità della tensione.

2. Guasti alle linee di alimentazione

I guasti alle linee di alimentazione, in particolare cortocircuiti tra fasi o guasti a terra, sono anche cause comuni di squilibrio della tensione. Se un conduttore della linea di alimentazione presenta problemi, influenzerà direttamente lo stato di funzionamento del trasformatore. Un cavo interrotto o un contatto difettoso in una fase porteranno a un flusso anomalo di corrente, causando una caduta di tensione o addirittura un malfunzionamento completo di quella fase. Al contrario, la tensione delle altre due fasi potrebbe aumentare a causa della ridistribuzione del carico, formando uno squilibrio della tensione.

La soluzione ai guasti alle linee consiste generalmente nel localizzare e riparare rapidamente il problema quando si verifica un guasto. Per evitare questa situazione, le società di energia devono ispezionare e manutenere regolarmente le linee, utilizzare conduttori di alta qualità e duraturi per garantire il funzionamento stabile a lungo termine delle linee. In alcuni casi speciali, l'adozione di tecnologie di isolamento automatico dei guasti può aiutare a rilevare rapidamente i guasti e a interrompere le linee problematiche, prevenendo così l'ulteriore espansione dello squilibrio della tensione.

3. Problemi interni al trasformatore

Anche se le linee e i carichi sono normali, i problemi stessi del trasformatore possono causare uno squilibrio della tensione. Questi problemi possono essere dovuti a difetti di progettazione del trasformatore, a una qualità di fabbricazione non conforme, o all'invecchiamento dell'equipaggiamento a causa di un lungo periodo di funzionamento. Danni agli avvolgimenti del trasformatore, difetti del nucleo di ferro e sistemi di raffreddamento inefficienti influenzeranno tutti il suo funzionamento normale. Quando si verifica un problema in una fase del trasformatore, la distribuzione della tensione sarà influenzata, generando il problema di squilibrio della tensione. Per evitare questa situazione, i trasformatori dovrebbero essere manutenuti e ispezionati regolarmente, in particolare con test e monitoraggio efficaci dei loro componenti chiave. Se viene rilevata qualsiasi anomalia in una parte del trasformatore, dovrebbe essere spento e ispezionato tempestivamente per evitare un funzionamento prolungato in uno stato squilibrato, che potrebbe portare a guasti più gravi.

4. Interferenze esterne nel sistema di alimentazione

I sistemi di potenza sono solitamente reti complesse composte da molte sottostazioni, linee e apparecchiature. In questo sistema complesso, le interferenze esterne possono anche causare uno squilibrio della tensione. Le frequenti gestioni della rete, la dispatching impropria di sottostazioni adiacenti e persino aumenti improvvisi del consumo di energia da parte di grandi utenti remoti possono influire sulla stabilità dell'intero sistema di potenza. Fluttuazioni di tensione nella rete, inquinamento armonico e persino interferenze elettromagnetiche da parte di apparecchiature di potenza possono causare fluttuazioni e squilibri della tensione del trasformatore. Per affrontare questo problema, le società di energia e i dipartimenti competenti devono rafforzare la gestione coordinata dell'operatività della rete, evitare la dispatching su larga scala e frequente, e minimizzare le interferenze elettromagnetiche. Possono essere installati filtri, stabilizzatori di tensione e altri dispositivi per ridurre l'impatto delle interferenze esterne sui trasformatori, garantendo così il funzionamento stabile della tensione del trasformatore.

• Distribuzione del carico equilibrata: Assicurare una distribuzione equilibrata del carico, in particolare nel consumo di energia industriale e commerciale, cercando di ottenere una distribuzione bilanciata del carico trifase. Il monitoraggio in tempo reale e l'aggiustamento automatico del carico possono evitare efficacemente gli squilibri della tensione causati da carichi diseguali.

• Rinforzare le ispezioni delle linee: Ispezionare regolarmente le linee di alimentazione per assicurarne l'integrità. In caso di guasto, prendere tempestivamente le misure di riparazione appropriate. Le linee che sono invecchiate o presentano rischi di guasto potenziali dovrebbero essere sostituite o rinforzate in anticipo.

• Mantenere la salute dell'equipaggiamento: Ispezionare e manutenere regolarmente i trasformatori, sostituire tempestivamente i componenti invecchiati e assicurare che l'equipaggiamento sia sempre in buone condizioni operative. Monitorare in tempo reale lo stato di funzionamento dei trasformatori attraverso sistemi di monitoraggio online per fornire un allarme precoce di eventuali problemi.

• Migliorare il livello di gestione della rete: Rafforzare la dispatching e la gestione della rete per evitare fluttuazioni eccessive del carico o squilibri di dispatch nel sistema di potenza. Fornire allarmi preventivi e risposte d'emergenza in anticipo per aumenti o diminuzioni improvvisi su larga scala del consumo di energia.

Il problema dello squilibrio della tensione del trasformatore non è insolubile. Agendo su vari aspetti come la distribuzione del carico, le linee di alimentazione, la salute dell'equipaggiamento e le interferenze esterne, e ottimizzando e regolando gradualmente, è possibile ripristinare completamente la stabilità della tensione del trasformatore, garantendo il funzionamento normale dell'intero sistema di potenza.