In qualità di fornitore di trasformatori di potenza trifase in olio, mi viene spesso chiesto come funzionano i dispositivi di protezione di questi trasformatori. In questo post del blog approfondirò i vari dispositivi di protezione utilizzati nei trasformatori di potenza trifase immersi in olio e spiegherò i loro principi di funzionamento.
Protezione da sovracorrente
La protezione da sovracorrente è uno dei meccanismi di protezione più fondamentali in un trasformatore di potenza trifase immerso in olio. Quando la corrente che scorre attraverso il trasformatore supera il suo valore nominale, può causare surriscaldamento e danni agli avvolgimenti.
Esistono due tipi principali di protezione da sovracorrente: protezione da sovracorrente istantanea e protezione da sovracorrente ritardata.
Protezione istantanea da sovracorrente
Questo dispositivo di protezione interviene immediatamente quando la corrente supera una soglia preimpostata. È progettato per isolare rapidamente il trasformatore dal sistema di alimentazione in caso di grave guasto da cortocircuito. Il relè di sovracorrente istantaneo rileva la corrente attraverso i trasformatori di corrente (CT) installati nei circuiti primario e secondario del trasformatore. Quando la corrente raggiunge un valore sufficientemente elevato da attivare il relè, questo invia un segnale all'interruttore, che poi scatta e disconnette il trasformatore dall'alimentazione.
Protezione di corrente ritardata nel tempo
La protezione da sovracorrente ritardata viene utilizzata per gestire situazioni di sovracorrente meno gravi. Invece di intervenire immediatamente, consente al trasformatore di trasportare la sovracorrente per un certo periodo di tempo. Questo perché alcune sovracorrenti a breve termine possono essere normali, ad esempio durante l'avviamento del motore. Il ritardo viene impostato in base alla capacità termica del trasformatore e alla durata prevista della sovracorrente. Simile alla protezione da sovracorrente istantanea, utilizza anche TA per rilevare la corrente e un relè per inviare un segnale di intervento all'interruttore quando la sovracorrente persiste oltre il limite di tempo impostato.
Protezione da sovratensione e sottotensione
Protezione da sovratensione
La sovratensione può causare la rottura dell'isolamento negli avvolgimenti del trasformatore, provocando un cortocircuito. I dispositivi di protezione da sovratensione monitorano la tensione attraverso i terminali del trasformatore. I trasformatori potenziali (PT) vengono utilizzati per ridurre l'alta tensione a un livello che può essere misurato dal relè di protezione. Quando la tensione supera un limite di sicurezza predeterminato, il relè di sovratensione viene attivato. Invia quindi un segnale all'interruttore per disconnettere il trasformatore dal sistema di alimentazione.
Protezione da sottotensione
La sottotensione può anche avere un impatto negativo sul trasformatore e sui carichi collegati. Potrebbe causare lo stallo dei motori e ridurre l'efficienza delle apparecchiature elettriche. La protezione da sottotensione funziona in modo simile alla protezione da sovratensione. I PT misurano la tensione e quando la tensione scende al di sotto di un valore impostato, il relè di sottotensione invia un segnale all'interruttore automatico, che può far scattare il trasformatore o intraprendere altre azioni appropriate per proteggere il sistema.
Protezione differenziale
La protezione differenziale è un metodo di protezione altamente sensibile per trasformatori di potenza trifase immersi in olio. Confronta la corrente in entrata e in uscita dal trasformatore. I trasformatori di corrente sono installati sia sul lato primario che su quello secondario del trasformatore.
Il principio di funzionamento si basa sulla legge attuale di Kirchhoff, la quale afferma che la somma delle correnti che entrano in un nodo è uguale alla somma delle correnti che escono dal nodo. In un trasformatore sano, la corrente in entrata e in uscita dovrebbe essere in equilibrio. Tuttavia, in caso di guasto interno, come ad esempio un cortocircuito negli avvolgimenti, l'equilibrio viene interrotto.
Il relè differenziale calcola continuamente la differenza tra la corrente primaria e quella secondaria. Se questa differenza supera un valore preimpostato, indica un guasto interno e il relè invia un segnale all'interruttore per far scattare il trasformatore. Questo metodo di protezione può rilevare e isolare rapidamente i guasti interni, riducendo al minimo i danni al trasformatore.
Protezione dalla temperatura
La temperatura è un parametro critico per il funzionamento sicuro di un trasformatore di potenza trifase immerso in olio. Le alte temperature possono accelerare l'invecchiamento del materiale isolante e ridurre la durata del trasformatore.
Protezione della temperatura dell'olio
L'olio nel trasformatore funge sia da refrigerante che da mezzo isolante. I sensori di temperatura sono installati nell'olio per monitorarne la temperatura. Quando la temperatura dell'olio supera un certo limite, potrebbe indicare un problema, come un sovraccarico o un guasto interno. Il relè di temperatura invia un segnale per allarmare l'operatore o far scattare il trasformatore, a seconda della gravità dell'aumento di temperatura.
Protezione termica dell'avvolgimento
Oltre alla temperatura dell'olio viene monitorata anche la temperatura degli avvolgimenti del trasformatore. La temperatura dell'avvolgimento viene stimata misurando la temperatura dell'olio e tenendo conto della corrente di carico. Poiché il calore generato negli avvolgimenti è proporzionale al quadrato della corrente, la temperatura degli avvolgimenti può essere calcolata con maggiore precisione. Analogamente alla protezione dalla temperatura dell'olio, quando la temperatura dell'avvolgimento supera un limite di sicurezza, vengono intraprese azioni appropriate per proteggere il trasformatore.
Protezione dal gas (relè Buchholz)
Il relè Buchholz è un dispositivo di protezione molto importante per i trasformatori immersi in olio. È installato nella tubazione tra il serbatoio del trasformatore e il conservatore.
Quando si verifica un guasto interno al trasformatore, come un cortocircuito negli avvolgimenti, si genera calore che provoca la decomposizione dell'olio e la produzione di gas. Il relè Buchholz ha due camere: una camera inferiore e una camera superiore.
In caso di guasti minori, come ad esempio una lenta rottura dell'isolamento, il gas generato si accumula nella camera inferiore. Man mano che il gas si accumula, sposta l'olio, provocando l'innalzamento del galleggiante nella camera inferiore. Quando il galleggiante raggiunge una determinata posizione attiva un contatto che può essere utilizzato per inviare un segnale di allarme alla sala controllo.
In caso di guasto grave, ad esempio un grave cortocircuito, una grande quantità di gas e olio fluisce rapidamente verso il conservatore. Ciò provoca lo spostamento di un deflettore nella camera superiore, che attiva un altro contatto. Questo contatto viene utilizzato per far scattare il trasformatore, scollegandolo dal sistema di alimentazione per evitare ulteriori danni.
Conclusione
I dispositivi di protezione dei trasformatori di potenza trifase immersi in olio svolgono un ruolo cruciale nel garantire il funzionamento sicuro e affidabile del sistema di alimentazione. Ciascun dispositivo di protezione ha una funzione e un principio di funzionamento unici e collaborano per rilevare e rispondere a vari guasti e condizioni anomale.
In qualità di fornitore diTrasformatore di potenza trifase a bagno d'olio, ci impegniamo a fornire trasformatori di alta qualità con sistemi di protezione avanzati. I nostri trasformatori, come ilTrasformatore di distribuzione 11kvETrasformatore di distribuzione a bagno d'olio da 20 kv, sono progettati per soddisfare i più elevati standard di settore e offrire prestazioni affidabili.
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Riferimenti
- Blackburn, JL (1998). Relè protettivi: principi e applicazioni. Marcel Dekker.
- Lordo, California (1986). Generazione, funzionamento e controllo di energia elettrica. John Wiley & Figli.
- Stevenson, WD (1982). Elementi di analisi dei sistemi energetici. McGraw-Hill.