Come selezionare un trasformatore a secco?

1. Sistema di controllo della temperatura

Una delle principali cause del guasto dei trasformatori è il danno all'isolamento, e la minaccia più grande per l'isolamento proviene dal superamento del limite di temperatura ammissibile degli avvolgimenti. Pertanto, il monitoraggio della temperatura e l'implementazione di sistemi di allarme per i trasformatori in funzione sono essenziali. Di seguito viene introdotto il sistema di controllo della temperatura utilizzando come esempio il TTC-300.

1.1 Ventilatori di raffreddamento automatici

Un termistore è preimpiantato nel punto più caldo dell'avvolgimento a bassa tensione per ottenere i segnali di temperatura. In base a questi segnali, l'operazione del ventilatore viene regolata automaticamente. Quando il carico del trasformatore aumenta, la temperatura aumenta di conseguenza. Il termistore reagisce a questo cambiamento: quando la temperatura raggiunge 110°C, il ventilatore si attiva automaticamente per fornire raffreddamento; quando la temperatura scende sotto 90°C, il ventilatore riceve il segnale di temperatura e smette di funzionare.

1.2 Funzioni di interruzione e allarme

Termistori PTC sono preimpiantati nell'avvolgimento a bassa tensione per monitorare e misurare la temperatura degli avvolgimenti e del nucleo. Se la temperatura degli avvolgimenti supera 155°C, il sistema genera un segnale di allarme per sovrariscaldamento. Se la temperatura sale oltre 170°C, il trasformatore non può più operare in sicurezza, quindi viene inviato un segnale di interruzione al circuito di protezione secondario, causando una rapida azione di interruzione del trasformatore.

1.3 Visualizzazione della temperatura

I termistori sono incorporati negli avvolgimenti a bassa tensione. La temperatura viene misurata tramite resistenza ed emessa come un segnale analogico di corrente da 4 a 20 mA per la visualizzazione. Per la connettività con i computer, può essere aggiunta un'interfaccia di comunicazione per abilitare la trasmissione remota fino a 1.200 metri. Inoltre, un singolo trasmettitore può monitorare simultaneamente fino a 31 trasformatori. I segnali dei termistori attivano anche allarmi di sovrariscaldamento e azioni di interruzione, migliorando ulteriormente le prestazioni del sistema di protezione termica.

2. Metodi di protezione

La scelta della cassa è altrettanto importante per la protezione del trasformatore e dovrebbe basarsi sui requisiti di protezione e sull'ambiente di utilizzo, risultando in vari tipi di casse. Tipicamente, vengono scelte cassette IP20 per i trasformatori, una scelta standard principalmente intesa a prevenire l'ingresso di animali come gatti, topi, serpenti e uccelli, nonché oggetti estranei con diametro superiore a 12 mm, che potrebbero causare cortocircuiti o altri gravi incidenti, proteggendo così le parti viventi. Per i trasformatori all'aperto, è richiesta una cassa con classificazione IP23. Oltre alle funzioni sopra menzionate, fornisce anche protezione contro le gocce d'acqua che cadono ad angoli fino a 60 gradi dalla verticale. Tuttavia, ciò può influire sulla capacità di dissipazione del calore del trasformatore, quindi deve essere prestata attenzione alla capacità operativa.

3. Metodi di raffreddamento

I trasformatori a secco includono principalmente due tipi: raffreddamento naturale ad aria e raffreddamento forzato ad aria. Il raffreddamento naturale ad aria è principalmente utilizzato per i trasformatori che operano in modo continuo entro la loro capacità nominale. Il raffreddamento forzato ad aria può aumentare la capacità di uscita del trasformatore del 50%. Questo metodo è principalmente applicato per carichi intermittenti o condizioni di sovraccarico d'emergenza. Tuttavia, durante tale carico, sia la tensione di impedenza che le perdite di carico aumentano in modo innaturale, il che non è economico. Pertanto, non è consigliabile mantenere il trasformatore in questo stato di sovraccarico per periodi prolungati.

4. Capacità di sovraccarico

La capacità di sovraccarico di un trasformatore è influenzata da molti fattori, quindi la sua capacità di sovraccarico deve essere pianificata e utilizzata in modo razionale. Dovrebbero essere considerati gli aspetti seguenti:

• Ridurre adeguatamente la capacità del trasformatore. Si può considerare l'impatto di sovraccarichi a breve termine che si verificano durante l'operazione di macchinari come laminatoi e saldatrici. Utilizzando la capacità di sovraccarico del trasformatore, la capacità può essere ridotta—questo è un modo efficace per utilizzare la capacità di sovraccarico. Inoltre, per aree con carichi diseguali come l'illuminazione pubblica residenziale, strutture ricreative e culturali, sistemi di climatizzazione e centri commerciali, la capacità di sovraccarico del trasformatore può essere sfruttata per ridurre adeguatamente la sua capacità, permettendo al trasformatore di operare vicino al carico massimo o in condizioni di sovraccarico intermittente durante le ore di punta.

• Ridurre la capacità di riserva o il numero di unità: In alcuni luoghi, i requisiti elevati di ridondanza per i trasformatori portano a scegliere in progettazione unità sovradimensionate e in numero eccessivo. Utilizzando la capacità di sovraccarico dei trasformatori a secco, la capacità di riserva può essere ridotta nella pianificazione. Il numero di unità di backup può anche essere diminuito. Quando un trasformatore opera in sovraccarico, la sua temperatura di funzionamento deve essere monitorata attentamente. Se la temperatura sale a 155°C (scattando un allarme), devono essere adottate immediatamente misure di riduzione del carico (ad esempio, lo spegnimento dei carichi non critici) per garantire l'approvvigionamento di energia sicuro ai carichi critici.

5. Metodi di uscita a bassa tensione e coordinazione delle interfacce per i trasformatori a secco

I trasformatori a secco non contengono olio, eliminando i rischi di incendio, esplosione o inquinamento. Di conseguenza, i codici elettrici e le normative non richiedono che siano installati in stanze separate. Specialmente per la nuova serie SC(B)9, con perdite e livelli di rumore significativamente ridotti, è diventato fattibile posizionare i trasformatori a secco nella stessa stanza dei quadri a bassa tensione.

5.1 Busbar chiuso a bassa tensione standard

Se il progetto utilizza busbar chiusi (anche noti come busbar a inserimento o busbar compatti), il trasformatore corrispondente può essere dotato di terminali standard per busbar chiusi per facilitare la connessione ai busbar esterni. Per i prodotti con contenitori (IP20), viene fornito un flangia per il busbar chiuso sul coperchio del contenitore. Per i prodotti senza contenitori (IP00), vengono forniti solo i terminali di connessione del busbar.

5.2 Uscita laterale orizzontale standard (bassa tensione)

Quando il trasformatore è posizionato affiancato a un quadro a bassa tensione, possono essere fornite uscite laterali orizzontali sul trasformatore per facilitare la connessione dei terminali. Questa configurazione è tipicamente abbinata a pannelli a bassa tensione come GGD, GCK e MNS. Il produttore del trasformatore e il produttore del quadro devono firmare un accordo di coordinamento per confermare le dimensioni dettagliate delle interfacce e assicurare un'installazione fluida sul sito.

5.3 Uscita laterale verticale standard (bassa tensione)

Questa uscita laterale utilizza busbar verticali e, in principio, è simile all'uscita laterale orizzontale. Quando il trasformatore è utilizzato con pannelli di quadro a disposizione verticale Domino, il trasformatore può fornire uscite laterali a bassa tensione.

La Cina ha raggiunto un volume di produzione molto alto di trasformatori a secco basati su materiali isolanti a resina e ora occupa una posizione significativa a livello globale, con la produzione e le vendite che si classificano al primo posto nel mondo. La tecnologia di produzione leader è altrettanto impressionante. L'applicazione e la promozione tecnica di questi trasformatori hanno un futuro molto promettente, grazie al potenziale di sviluppo a lungo termine nella produzione. I principali vantaggi sono riassunti come segue:

• Basso consumo energetico e basso rumore: minori perdite di lamiere di silicio, vantaggi strutturali degli avvolgimenti a nastro, giunzioni più strette nei nuclei a gradini rispetto ai design tradizionali—tutti contribuiscono a un maggior rispetto dell'ambiente nel design integrato dei trasformatori a secco. Con una maggiore diffusione di queste tecnologie, combinata con livelli di rumore bassi e l'integrazione di nuove tecnologie e processi, i futuri trasformatori saranno ancora più silenziosi, rispettosi dell'ambiente e efficienti dal punto di vista energetico.

• Alta affidabilità: l'affidabilità e la qualità del prodotto sono diventate preoccupazioni chiave per i consumatori. Attraverso la ricerca di ogni processo di produzione, l'affidabilità dei trasformatori è stata verificata e ulteriormente migliorata, contribuendo a una vita utile più lunga e a una maggiore affidabilità. Questo è particolarmente evidente nella ricerca fondamentale ingegneristica.

• Certificazione ambientale: la norma ambientale di base è HD464. Ricerche e certificazioni vengono condotte sulle classi di resistenza climatica C0/C1/C2, le classi di resistenza ambientale E0/E1/E2 e le classi di resistenza al fuoco F0/F1/F2.

• Aumento della capacità: i trasformatori a secco sono principalmente utilizzati come trasformatori di distribuzione, con capacità che variano da 50 kVA a 2.500 kVA. La loro applicazione si sta ora espandendo nel dominio dei trasformatori di potenza, con capacità che raggiungono 10.000 kVA a 20.000 kVA. Questa espansione è guidata dall'aumento della domanda di elettricità urbana e dalla crescita delle reti di distribuzione, portando a più centri di carico urbani e a una maggiore adozione di trasformatori di potenza ad alta capacità.

• Funzionalità completa: i trasformatori moderni sono dotati di strutture con contenitori protettivi, raffreddamento forzato, interfacce di monitoraggio della temperatura, trasformatori strumentali, misurazione dell'energia e altre caratteristiche. Lo sviluppo dei trasformatori sta andando verso design funzionali completamente integrati.

• Espansione dei campi di applicazione: il dominio dominato dai trasformatori di distribuzione si sta espandendo in applicazioni multi-campo e su piattaforme larghe.