Trasformatore

Panoramica categoria: Trasformatore strumentale per applicazioni MT

I trasformatori strumentali costituiscono l’interfaccia critica per la misura e la protezione nelle cabine elettriche in media tensione, nei quadri di comando industriali e nelle applicazioni di connessione alla rete. Questa categoria comprende due tipologie principali di trasformatori: il trasformatore di corrente (CT), che riduce le elevate correnti primarie a un segnale secondario standardizzato per relè di protezione e contatori di energia; e il trasformatore di tensione (VT), che abbassa la elevata tensione primaria a un livello secondario sicuro e misurabile per la misurazione, il rilevamento dei guasti a terra e gli schemi di protezione basati su relè. Entrambe le tipologie di trasformatore sono prodotte e sottoposte a prove di tipo conformemente alle norme internazionali IEC e GB, garantendo così la compatibilità di ciascun trasformatore con i principali quadri in media tensione e sistemi di protezione impiegati nelle cabine di utenza, nelle connessioni alla rete di parchi solari e nelle reti industriali di distribuzione dell’energia in tutto il mondo.

Dal punto di vista delle specifiche tecniche, i parametri di selezione più rilevanti per qualsiasi trasformatore di misura sono la classe di tensione, la classe di precisione, la potenza nominale di carico (burden rating) e il tipo di isolamento. Queste scelte non sono intercambiabili: una classe di precisione sottodimensionata può causare un funzionamento errato dei relè di protezione durante un evento di guasto, mentre una scelta inadeguata dell’isolamento per l’ambiente di installazione provoca un invecchiamento accelerato del dielettrico del trasformatore, che potrebbe non risultare evidente fino a quando non causa un guasto in esercizio. Gli acquirenti che privilegiano il prezzo unitario rispetto alla conformità alle specifiche tecniche del trasformatore talvolta scoprono, in fase di messa in servizio, che il divario rispetto alle specifiche comporta costi di correzione significativamente superiori alla differenza di prezzo che avevano cercato di ottimizzare. Le decisioni di approvvigionamento dei trasformatori sono guidate dalle specifiche tecniche, non soltanto dalle preferenze di marca.

Caratteristiche chiave del trasformatore

Il trasformatore di tensione esterno JDZ(X)W-33 è un trasformatore in resina epossidica progettato per installazioni esterne a 33 kV, inclusi sottostazioni all’aperto, aree di interconnessione alla rete per parchi solari e reti di distribuzione a 33 kV in ambienti esposti. Questo trasformatore di tensione utilizza un’incapsulazione epossidica cicloalifatica, che garantisce resistenza alle radiazioni UV, alla nebbia salina, all’umidità e all’inquinamento industriale, rendendolo adatto a installazioni costiere e in climi tropicali ad alta umidità, dove le resine epossidiche standard mostrano degrado superficiale entro pochi anni dall’entrata in servizio. Il trasformatore è disponibile nelle versioni monofase e trifase, con classi di precisione per misurazione 0.2 e 0.5, nonché con uscita di classe di protezione 6P, consentendo la fatturazione commerciale e la protezione tramite relè simultaneamente da un unico corpo trasformatore.

I modelli di trasformatore di corrente per interni LZZBJ9-11 e LZZBJ9-33 sono unità in resina epossidica progettate per applicazioni in media tensione fino a 11 kV e 33 kV destinate a interni, inclusi sottostazioni di rete, locali industriali per la distribuzione in media tensione e edifici di sottostazioni di innalzamento per impianti fotovoltaici. Questo tipo di trasformatore di corrente utilizza un’isolazione in resina epossidica completamente stagna e autoestinguente, in grado di resistere all’umidità, all’accumulo di polvere e alla condensa negli ambienti di sale quadri privi di controllo climatico continuo. Ogni trasformatore di corrente supporta le classi di precisione 0.2S e 0.5 per misura e la classe 10P per protezione; le configurazioni a doppio nucleo e triplo nucleo consentono a un singolo corpo trasformatore di alimentare indipendentemente sia un contatore di fatturazione sia un relè di protezione — caratteristica fondamentale per i costruttori di quadri che integrano circuiti di misura e di protezione all’interno di uno spazio limitato nella baia del trasformatore.

• Classi di tensione: gamma di trasformatori di misura da 11 kV e 33 kV
• Precisione del trasformatore di corrente: 0.2S, 0.5 (misura); 10P (protezione)
• Precisione del trasformatore di tensione: 0,2, 0,5 (misurazione); 6P (protezione)
• Isolamento del trasformatore: in resina epossidica (per interni); in resina epossidica cicloalifatica (per esterni)
• Configurazioni del nucleo: trasformatore di corrente monofase, bifase e trifase; trasformatore di tensione con uno o tre avvolgimenti
• Norme di riferimento: norme internazionali IEC e GB per ciascun tipo di trasformatore

Applicazioni comuni dei trasformatori

I trasformatori strumentali di questa categoria servono un’ampia gamma di applicazioni nell’infrastruttura elettrica in media tensione. Le cabine di distribuzione delle utility rappresentano il contesto applicativo principale, dove un trasformatore di corrente e un trasformatore di tensione vengono installati in ogni baia di derivazione e in ogni tratto di sbarra per fornire ingressi di misurazione e protezione ai sistemi di automazione della cabina e alla fatturazione dell’energia. La distribuzione industriale di energia — compresi impianti di produzione, siti minerari e strutture dell’industria di processo con alimentazione in media tensione — utilizza trasformatori strumentali nella baia del sezionatore principale sia per la misurazione che per la protezione dai guasti.

I progetti di energia rinnovabile, in particolare i parchi fotovoltaici, sono diventati un segmento applicativo significativo per i trasformatori di misura a 33 kV. Le stazioni di interconnessione alla rete elettrica per i parchi solari richiedono unità di trasformatori di tensione adatte all’installazione all’aperto, in grado di resistere a condizioni esterne complete — compresi i cicli stagionali di umidità — con stabilità ai raggi UV pari alla durata prevista dell’impianto, pari a 20–25 anni. L’incapsulamento in resina epossidica cicloalifatica del trasformatore di tensione all’aperto JDZ(X)W-33 soddisfa tale requisito. Il superamento della prova di tipo IEC costituisce un punto di partenza necessario per qualsiasi trasformatore, ma non garantisce l’affidabilità a lungo termine in installazioni costiere o ad alta esposizione ai raggi UV: la differenza si manifesta tipicamente quando i livelli reali di umidità ambientale ed esposizione ai raggi UV discostano dalle ipotesi previste dal protocollo di prova.

I costruttori di quadri e gli integratori di sistema che assemblano quadri di media tensione utilizzano unità di trasformatori di corrente e di tensione fornite come set abbinati ai quadri stessi, semplificando l’integrazione dei circuiti secondari. La verifica dell’abbinamento delle classi di precisione, del calcolo del carico e della compatibilità con i relè avviene nella fase di assemblaggio del quadro, riducendo il rischio di malfunzionamenti della protezione dopo la messa in servizio causati da un’incongruenza tra la classe di precisione del trasformatore di corrente e il carico del relè collegato.

Come selezionare il trasformatore giusto

La scelta del trasformatore strumentale corretto per un’applicazione in media tensione richiede una serie di decisioni sequenziali. Affrontarle nell’ordine stabilito consente di ottenere una specifica del trasformatore tecnicamente corretta e adeguata all’ambiente di installazione.

Passo 1 — Verificare la classe di tensione del trasformatore. I trasformatori di corrente e i trasformatori di tensione sono classificati in base alla loro tensione massima di sistema. Per sistemi nominali da 11 kV, è appropriato un trasformatore di classe 11 kV. Per sistemi da 33 kV, è richiesto un trasformatore con valutazione da 33 kV. Verificare la tensione operativa massima effettiva confrontandola con la tensione massima nominale del trasformatore — non soltanto con l’etichetta della classe nominale.

Passo 2 — Definire la classe di precisione del trasformatore in base all’applicazione. La misurazione per fini tariffari richiede una precisione di classe 0,2 o 0,2S per un trasformatore di corrente. Le applicazioni di protezione utilizzano la classe 10P per un trasformatore di corrente e la classe 6P per un trasformatore di tensione, che specificano il comportamento sotto condizioni di corrente di guasto piuttosto che la precisione di misura. Se lo stesso corpo del trasformatore deve alimentare sia un relè di misura sia un relè di protezione, è necessaria una configurazione a doppio nucleo o a triplo nucleo. Suddividere l’uscita di un trasformatore a singolo nucleo tra due circuiti compromette entrambe le funzioni.

Passo 3 — Selezionare il tipo di isolamento del trasformatore in base all’ambiente di installazione. Le unità di trasformatori strumentali per interni in ambienti controllati utilizzano resina epossidica standard autoestinguente. Per le installazioni di trasformatori all’esterno — oppure per installazioni interne senza climatizzazione in ambienti tropicali o costieri — è necessaria un’incapsulazione in resina epossidica cicloalifatica per esterni. La corrente nominale indicata sulla targhetta di un trasformatore si basa su un’ipotesi standard di temperatura ambiente, tipicamente 40 °C secondo la norma IEC. Nei climi in cui la temperatura ambiente supera regolarmente tale valore — situazione comune in Egitto, Kenya, Indonesia e nelle regioni equatoriali — verificare il fattore di riduzione applicabile sulla scheda tecnica del trasformatore prima di definire definitivamente il rapporto di trasformazione.

Passo 4 — Verificare il carico e il rapporto del trasformatore. Il carico del trasformatore di corrente o di tensione specifica il carico secondario massimo collegabile. Un trasformatore con una classe di carico inferiore al carico effettivo dei relè e dei misuratori collegati provoca una caduta di tensione secondaria che riduce la precisione della misurazione. Specificare il carico del trasformatore dopo aver completato la progettazione del circuito secondario, non prima — questo vincolo si applica indipendentemente dal fatto che il trasformatore soddisfi o meno la classe di precisione dichiarata sulla sua targhetta.

Perché la specifica del trasformatore è importante per gli acquirenti internazionali

L’acquisto di trasformatori strumentali per progetti internazionali prevede uno strato di verifica della conformità spesso sottovalutato nella fase di redazione delle specifiche. La conformità alla norma IEC costituisce un punto di partenza necessario per qualsiasi trasformatore, ma non garantisce un’accettazione uniforme sul mercato in tutti i paesi di destinazione. Russia (GOST), Brasile (ABNT/INMETRO) e Indonesia (SNI) mantengono ciascuno requisiti nazionali di certificazione affiancati alla conformità IEC, e la documentazione richiesta per dimostrare la conformità varia da mercato a mercato. Gli acquirenti che importano prodotti trasformatori per progetti in questi mercati devono verificare i requisiti di certificazione applicabili presso l’autorità tecnica del progetto o l’operatore locale della rete elettrica prima di emettere l’ordine d’acquisto.

Le decisioni di acquisto per i prodotti trasformatori di corrente e trasformatori di tensione sono fortemente influenzate dai parametri nominali, dalle prove di tipo, dalla compatibilità della classe di precisione con il sistema di protezione collegato e dalla capacità del fornitore di fornire tutta la documentazione necessaria per la revisione della presentazione del progetto. Per gli acquirenti che si approvvigionano da un produttore esportatore consolidato, con esperienza nelle spedizioni multiregionali in Sud-Est asiatico, Europa orientale, America meridionale, Medio Oriente e Africa, il percorso della documentazione di conformità per ciascun tipo di trasformatore tende a essere più prevedibile: i rapporti di prova di tipo disponibili, i certificati di taratura e i formati della documentazione per i trasformatori sono elementi noti già prima dell’ordine. Ciò assume particolare rilevanza nella fase di presentazione del progetto, quando un errore di specifica o una lacuna documentale nel trasformatore proposto genera impatti sui tempi e sui costi sproporzionati rispetto al risparmio di prezzo che aveva motivato la scelta preliminare.