Nel campo della distribuzione dell’energia elettrica, i trasformatori immersi in olio svolgono un ruolo fondamentale. In qualità di fornitore affidabile di trasformatori immersi, ho potuto constatare in prima persona l'importanza fondamentale dei dispositivi di protezione da sovracorrente nel garantire la sicurezza e la longevità di questi trasformatori. In questo blog approfondirò il funzionamento di un dispositivo di protezione da sovracorrente in un trasformatore immerso.
Comprendere le nozioni di base di un trasformatore immerso
Prima di esplorare il dispositivo di protezione da sovracorrente, capiamo brevemente cos'è un trasformatore immerso. Un trasformatore immerso, noto anche come anTrasformatore di olio, è riempito con un olio dielettrico che serve a molteplici scopi. L'olio funge da isolante, prevenendo guasti elettrici tra gli avvolgimenti del trasformatore e altri componenti. Aiuta anche a dissipare il calore generato durante il funzionamento del trasformatore, mantenendo la temperatura entro limiti di sicurezza.
Questi trasformatori sono disponibili in vari tipi, come ad esempioTrasformatore di metallo amorfoETrasformatore trifase, ciascuno progettato per soddisfare specifiche esigenze di distribuzione dell'energia.
La necessità di protezione da sovracorrente
Situazioni di sovracorrente possono verificarsi in un trasformatore immerso per diversi motivi. I cortocircuiti, sia all'interno del trasformatore stesso che nell'impianto elettrico collegato, possono causare un improvviso e significativo aumento del flusso di corrente. Un'altra causa comune è il sovraccarico, in cui il trasformatore è costretto a trasportare più corrente rispetto alla sua capacità nominale. Se non affrontata, la sovracorrente può portare a un riscaldamento eccessivo, che può danneggiare l'isolamento, gli avvolgimenti e altri componenti critici del trasformatore. Nei casi più gravi, può anche provocare un guasto completo del trasformatore, con conseguenti costosi tempi di inattività e potenziali rischi per la sicurezza.
Come funzionano i dispositivi di protezione contro corrente
1. Rilevamento di sovracorrente
Il primo passo nel funzionamento di un dispositivo di protezione da sovracorrente è rilevare la presenza di una condizione di sovracorrente. Ciò viene generalmente ottenuto utilizzando sensori di corrente. Esistono diversi tipi di sensori di corrente utilizzati nei sistemi di protezione da sovracorrente, i più comuni sono i trasformatori di corrente (CT).
I trasformatori di corrente funzionano secondo il principio dell'induzione elettromagnetica. Sono costituiti da un avvolgimento primario, collegato in serie al circuito principale che trasporta la corrente da monitorare, e da un avvolgimento secondario. Quando la corrente scorre attraverso l'avvolgimento primario, crea un campo magnetico attorno ad esso. Questo campo magnetico induce una corrente proporzionale nell'avvolgimento secondario. La corrente secondaria viene quindi misurata e utilizzata per determinare se esiste una condizione di sovracorrente.
Ad esempio, se la corrente nominale del trasformatore è 1000 A e il sensore di corrente rileva una corrente di 1500 A, indica una situazione di sovracorrente. Il dispositivo di protezione da sovracorrente è calibrato per riconoscere tali deviazioni dalla normale corrente operativa.
2. Confronto con le soglie impostate
Una volta rilevata la sovracorrente, il passo successivo è confrontare la corrente misurata con le soglie preimpostate. Queste soglie sono determinate in base alla corrente nominale del trasformatore, alle sue specifiche di progettazione e ai requisiti del sistema elettrico che serve.
Il dispositivo di protezione da sovracorrente ha impostazioni regolabili che consentono agli operatori di impostare diversi livelli di protezione da sovracorrente. Ad esempio, è possibile impostare una soglia inferiore per una condizione di sovraccarico lieve, che può essere tollerata per un breve periodo senza causare danni significativi. Viene impostata una soglia più alta per situazioni di sovracorrente più gravi, come i cortocircuiti, che richiedono un'azione immediata.
Se la corrente misurata supera la soglia impostata, il dispositivo di protezione da sovracorrente attiva la fase successiva del suo funzionamento.
3. Meccanismo di intervento
Quando la condizione di sovracorrente supera la soglia impostata, il dispositivo di protezione da sovracorrente attiva un meccanismo di sgancio. Questo meccanismo è responsabile dell'isolamento del trasformatore dall'impianto elettrico per prevenire ulteriori danni.
Esistono diversi tipi di meccanismi di sgancio utilizzati nei dispositivi di protezione da sovracorrente. Un tipo comune è il relè elettromeccanico. Un relè elettromeccanico è costituito da una bobina e da una serie di contatti. Quando la sovracorrente crea un campo magnetico sufficiente nella bobina, attrae un'armatura, che a sua volta muove i contatti. Questo movimento dei contatti può aprire un interruttore automatico, che disconnette il trasformatore dalla fonte di alimentazione.
Un altro tipo è il relè a stato solido, che utilizza dispositivi a semiconduttore per svolgere la funzione di commutazione. I relè a stato solido offrono vantaggi quali tempi di risposta più rapidi, maggiore affidabilità e consumo energetico inferiore rispetto ai relè elettromeccanici.
4. Allarme e monitoraggio
Oltre a far scattare l'interruttore automatico, molti dispositivi di protezione da sovracorrente forniscono anche una funzione di allarme. Questo allarme può assumere la forma di un indicatore visivo, come una luce, o un segnale acustico. L'allarme avvisa gli operatori o il personale di manutenzione della condizione di sovracorrente, consentendo loro di indagare sulla causa e intraprendere le azioni correttive appropriate.
I moderni dispositivi di protezione da sovracorrente sono inoltre dotati di funzionalità di monitoraggio. Possono registrare dati sugli eventi di sovracorrente, inclusa l'entità della sovracorrente, la durata dell'evento e l'ora in cui si è verificato. Questi dati possono essere utilizzati per scopi di analisi e risoluzione dei problemi, nonché per la manutenzione preventiva.
Diversi tipi di dispositivi di protezione da sovracorrente
1. Fusibili
I fusibili sono una delle forme più semplici e antiche di protezione da sovracorrente. Sono costituiti da un sottile filo o striscia di metallo che si scioglie quando viene attraversato da una certa quantità di corrente. Quando si verifica una sovracorrente, il calore generato dalla corrente eccessiva provoca la fusione dell'elemento fusibile, interrompendo il circuito e proteggendo il trasformatore.
I fusibili sono economici e affidabili per la protezione dai cortocircuiti. Tuttavia, possono essere utilizzati una sola volta e, una volta bruciato, il fusibile deve essere sostituito.
2. Interruttori automatici
Gli interruttori automatici sono dispositivi di protezione da sovracorrente più avanzati. Possono aprire automaticamente il circuito quando viene rilevata una sovracorrente e possono essere ripristinati dopo che il guasto è stato eliminato. Esistono diversi tipi di interruttori automatici, come gli interruttori automatici magnetotermici, che utilizzano una combinazione di elementi termici e magnetici per rilevare la sovracorrente.
Gli interruttori magnetotermici hanno un elemento termico che risponde ai sovraccarichi a lungo termine. Quando la corrente supera il valore nominale per un certo periodo, l'elemento termico si riscalda e provoca la piegatura di una lamella bimetallica che fa scattare l'interruttore. L'elemento magnetico, invece, reagisce alle correnti di cortocircuito. Una grande corrente di cortocircuito crea un forte campo magnetico che attiva un solenoide, che fa anche scattare l'interruttore automatico.
Manutenzione e collaudo dei dispositivi di protezione da sovracorrente
Per garantire il funzionamento affidabile dei dispositivi di protezione da sovracorrente nei trasformatori immersi, sono essenziali manutenzione e test regolari. Le attività di manutenzione comprendono l'ispezione visiva del dispositivo per eventuali segni di danneggiamento o usura, il controllo della tenuta dei collegamenti e la pulizia dei sensori di corrente e di altri componenti.
Il test dei dispositivi di protezione da sovracorrente prevede la simulazione di condizioni di sovracorrente per verificarne il corretto funzionamento. Ciò può essere fatto utilizzando apparecchiature di prova specializzate in grado di iniettare una quantità nota di corrente nel sistema e monitorare la risposta del dispositivo di protezione. Test regolari aiutano a identificare eventuali problemi con il dispositivo di protezione da sovracorrente prima che portino a un guasto durante un evento di sovracorrente effettivo.
Conclusione
I dispositivi di protezione da sovracorrente sono parte integrante di un sistema di trasformatori immersi. Svolgono un ruolo cruciale nel proteggere il trasformatore dagli effetti dannosi della sovracorrente, garantendone il funzionamento sicuro e affidabile. In qualità di fornitore di trasformatori immersi, comprendo l'importanza di fornire ai nostri clienti soluzioni di protezione da sovracorrente di alta qualità.
Se stai cercando un trasformatore immerso o hai bisogno di aggiornare il tuo sistema di protezione da sovracorrente esistente, ti incoraggio a contattarci. Il nostro team di esperti può aiutarti a selezionare il trasformatore e il dispositivo di protezione da sovracorrente più adatti alle tue esigenze specifiche. Ci impegniamo a fornire i migliori prodotti e servizi per garantire il funzionamento efficiente e sicuro del vostro impianto elettrico.
Riferimenti
- Ingegneria delle sottostazioni di energia elettrica, terza edizione di John D. McDonald
- Protezione del sistema di alimentazione e quadri di AK Sawhney
- Ingegneria dei trasformatori: progettazione, tecnologia e diagnostica di G. Debnath