Trasformatore montato su palo

Trasformatore montato su paloè un trasformatore di distribuzione progettato per l'installazione su pali di utilità. La maggior parte delle unità utilizza agruppo nucleo e avvolgimento immersi nel liquidoalloggiato in un serbatoio di acciaio sigillato. I trasformatori monofase hanno tipicamente un serbatoio cilindrico fissato al palo con staffe di montaggio, mentre le installazioni trifase possono utilizzare un trasformatore trifase o un banco di tre unità monofase.

I trasformatori montati su palo riducono l'elettricità di media tensione alle tensioni più basse richieste dai carichi residenziali, agricoli, commerciali e dell'industria leggera. Sono comunemente installati lungo reti di distribuzione aeree per fornire elettricità a singoli edifici o più posizioni collegate a un alimentatore di distribuzione.

Copertura delle configurazioni comuni5–167 kVA per trasformatori monofaseE30–315 kVA per trasformatori trifase, con valori di tensione primaria selezionati per adattarsi alla rete di distribuzione. Sono disponibili oli minerali e fluidi isolanti a base di esteri, insieme a diverse disposizioni di boccole, dispositivi di protezione e strutture di montaggio.

I trasformatori di distribuzione montati su palo sono prodotti in diverse configurazioni elettriche e meccaniche per adattarsiReti di distribuzione ANSI/IEEE e IEC. Capacità, rapporto di tensione, livello di isolamento e disposizione di montaggio vengono selezionati insieme perché il trasformatore deve soddisfare sia i requisiti elettrici dell'alimentatore che i limiti fisici della struttura di supporto.

I valori elencati rappresentano configurazioni di prodotto comuni. Il realetensione dell'avvolgimento primario, connessione secondaria, livello di isolamento, dimensioni e peso operativodipendono dal design del trasformatore selezionato.

I prezzi dei trasformatori montati su palo variano generalmente da circa 800 a 5.000 USD per unitàper le configurazioni di esportazione convenzionali. Una piccola unità monofase è solitamente meno costosa di un trasformatore trifase più grande con tensioni nominali più elevate e dispositivi di protezione aggiuntivi. Anche gli avvolgimenti in rame, i fluidi isolanti esteri, i requisiti di efficienza speciali e gli accessori specifici per l'utilità possono aumentare il prezzo. I modelli più grandi o appositamente progettati vengono quotati individualmente.

I trasformatori montati su palo sono progettati in base alle normative applicabiliStandard IEEE o IEC, a seconda del mercato di destinazione, della frequenza operativa, della classe di tensione e dei requisiti della rete. Questi standard riguardano le prestazioni elettriche, l'isolamento, la costruzione meccanica e i test.

IEEE C57.12.20-2023copre trasformatori di distribuzione aerei da 60 Hz con potenza nominale fino a500 kVA, con valori di alta tensione non superiori a34.5 kV. Questo è lo scopo dello standard, non una valutazione di capacità universale per ogni installazione su palo. La dimensione pratica massima del trasformatore dipende anche dalla struttura del palo, dall'attrezzatura di montaggio e dai requisiti di installazione dell'utilità.

Per i progetti basati su IEC, il file pertinenteSerie CEI 60076regola la progettazione e il collaudo elettrico.CEI 60076-2affronta l'aumento di temperatura nei trasformatori immersi in un liquido, mentreCEI 60076-3copre i livelli di isolamento e i test dielettrici.

Entrambe le configurazioni vengono utilizzate nei sistemi di distribuzione aerei, ma i collegamenti degli avvolgimenti, le caratteristiche di carico e le modalità di montaggio differiscono.

Trasformatori monofase da palo

A trasformatore monofase montato su palonormalmente fornisce elettricità monofase a edifici residenziali, aziende agricole, proprietà rurali e piccoli carichi commerciali. Le valutazioni comuni includono10, 15, 25, 37,5, 50, 75, 100 e 167 kVA, sebbene siano disponibili anche unità più piccole.

Su una rete di distribuzione a stella con terra nordamericana, un trasformatore può essere collegato tra un conduttore di fase e il neutro del sistema. Ad esempio, un alimentatore che opera a12,470Y/7,200 Vha circa7.200 V tra fase e neutro. Un trasformatore collegato in questa disposizione utilizza un avvolgimento primario classificato per la tensione fase-neutro appropriata, anche se l'alimentatore è comunemente identificato come un sistema da 12,47 kV.

A Secondario bifase 120/240 Vfornisce collegamenti a 120 V per illuminazione e prese generali, insieme a 240 V per apparecchiature domestiche ad alta tensione. Sono disponibili diverse soluzioni secondarie per esigenze di distribuzione industriale o regionale.

La disposizione delle boccole primarie dipende dalla connessione di rete.Disegni a boccola singolavengono utilizzati con idonei sistemi di messa a terra, mentremodelli a due boccolefornire due terminali primari isolati per applicazioni che richiedono il collegamento esterno di entrambe le estremità dell'avvolgimento.

Trasformatori trifase da palo

A trasformatore trifase su palofornisce carichi trifase come pompe agricole, macchine da officina, sistemi di ventilazione e installazioni elettriche commerciali.

Un'opzione è asingolo trasformatore trifasecontenente il nucleo trifase completo e il gruppo avvolgimento in un unico serbatoio. Un altro è abanco a tre trasformatori, formato collegando tre unità monofase in un'appropriata disposizione trifase.

Un singolo serbatoio trifase fornisce un gruppo integrato e può ridurre il numero di serbatoi separati e di componenti di montaggio. Un banco di trasformatori monofase offre possibilità di sostituzione di singole unità e consente ai servizi pubblici di utilizzare apparecchiature monofase standardizzate.

La scelta non influisce solo sul numero di serbatoi.Collegamenti degli avvolgimenti, equilibrio di fase, coordinamento delle protezioni, peso totale installato e requisiti di tensione secondariadeve essere compatibile con il sistema di distribuzione. In alcune reti, è possibile utilizzare una disposizione a triangolo aperto con due trasformatori monofase, ma la sua capacità e le caratteristiche di carico differiscono da quelle di un banco completo di tre trasformatori.

Un tipico trasformatore montato su palo è costituito da anucleo magnetico, avvolgimenti isolati, serbatoio in acciaio, liquido isolante, boccole e bulloneria per il montaggio su palo. Il complesso nucleo-avvolgimento è immerso in un fluido isolante, che garantisce l'isolamento dielettrico e trasferisce il calore dalle parti attive al serbatoio.

Acciaio elettrico a grani orientatiè comunemente usato per i nuclei dei trasformatori perché le sue caratteristiche magnetiche aiutano a controllare le perdite a vuoto. I nuclei metallici amorfi sono disponibili in design selezionati dove sono richieste perdite del nucleo inferiori. Per gli avvolgimenti vengono utilizzati conduttori in rame o alluminio, con isolamento predisposto per resistere alla normale tensione operativa e ai test dielettrici specificati.

Il serbatoio in acciaio sostiene il gruppo attivo e lo protegge dall'umidità e dalla contaminazione esterna. I giunti saldati, le guarnizioni del coperchio e le guarnizioni delle boccole fanno parte del sistema di contenimento del liquido. Il design si adatta anche ai cambiamenti nel volume del liquido isolante man mano che la temperatura operativa aumenta e diminuisce.

Boccole e connessioni esterne

Le boccole ad alta tensione forniscono collegamenti isolati tra l'alimentatore aereo e gli avvolgimenti del trasformatore. Le boccole a bassa tensione trasportano l'energia ai conduttori di servizio in uscita.

Boccole in porcellana e polimerovengono utilizzati in base alla classe di tensione, al design dell'apparecchiatura e ai requisiti dell'utilità. Le dimensioni dei terminali e i materiali dei connettori devono adattarsi ai conduttori selezionati, comprese le connessioni in rame o alluminio dove specificato.

Il serbatoio normalmente incorpora dispositivi di messa a terra, punti di sollevamento e staffe di montaggio. A seconda del modello, gli accessori aggiuntivi possono includere adispositivo di limitazione della pressione, indicazione del livello dell'olio, collegamento di scarico o predisposizione per campionamento.

Protezione convenzionale e CSP

Trasformatori convenzionali montati su palogeneralmente si affidano a dispositivi di protezione installati separatamente. Un fusibile primario può isolare il trasformatore durante condizioni di guasto specifiche, mentre uno scaricatore di sovratensione limita le sovratensioni transitorie associate a fulmini e eventi di commutazione.

A Trasformatore completamente autoprotetto (CSP).incorpora funzioni di protezione selezionate nel gruppo del trasformatore. A seconda del design, questi possono includere unfusibile primario interno, interruttore automatico a bassa tensione e scaricatore di sovratensione. Alcune configurazioni forniscono maniglie operative esterne o indicazione di sovraccarico.

Le disposizioni di protezione CSP differiscono in base al produttore, alla capacità e alla classe di tensione. Non eliminano la necessità di valutare i livelli di guasto a monte o di coordinare la protezione con l'alimentatore di distribuzione.

Le prestazioni elettriche di un trasformatore montato su palo sono determinate dal suocapacità nominale, rapporto di tensione, perdite, impedenza di cortocircuito e caratteristiche termiche.

Perdita a vuotosi verifica ogni volta che il trasformatore viene alimentato, anche quando l'elettricità non viene fornita alle apparecchiature collegate. È principalmente associato a perdite magnetiche nel nucleo.Perdita di caricoè prodotto dalla corrente che scorre attraverso gli avvolgimenti e dai relativi meccanismi di perdita vagante, aumentando all'aumentare del carico elettrico.

Una riduzione di40 W in perdita a vuotorappresenta approssimativamente350 kWh di elettricità all'annoper un trasformatore energizzato continuativamente per 8.760 ore. In una rete di distribuzione contenente centinaia di unità alimentate continuamente, le differenze nelle perdite dei nuclei possono avere un effetto misurabile sul consumo energetico annuale.

Le caratteristiche elettriche determinano anche la corrente trasportata dai terminali secondari. Ad esempio, aTrasformatore monofase da 50 kVA che fornisce 240 Vha una corrente secondaria nominale di circa208 A. A Trasformatore trifase da 100 kVA che fornisce 415 V linea-lineatrasporta approssimativamente139 A per lineaal carico bilanciato nominale. Queste correnti influenzano la selezione dei terminali secondari, il dimensionamento dei conduttori e le modalità di connessione.

Impedenza di cortocircuitoinfluisce sulla caduta di tensione sotto carico e sulla corrente di guasto disponibile al secondario del trasformatore. Un'impedenza inferiore generalmente consente una corrente di guasto potenziale più elevata, soggetta all'impedenza del sistema a monte. Il valore dell'impedenza misurata da solo non stabilisce la completa capacità di tenuta al cortocircuito del trasformatore; devono essere soddisfatti anche il progetto meccanico dell'avvolgimento e i requisiti di resistenza applicabili.

Generalmente vengono utilizzati trasformatori montati su paloRaffreddamento ONAN, in cui il calore degli avvolgimenti passa nel liquido isolante e viene ceduto attraverso la superficie del serbatoio all'aria circostante senza pompe o ventilatori.

La capacità di carico continuo dipende dalla temperatura ambiente, dall'aumento della temperatura dell'avvolgimento e dall'area della superficie di raffreddamento. In siti con temperature ambiente elevate o altitudine elevata, un trasformatore potrebbe richiedere una progettazione termica o una potenza operativa diversa per mantenere i limiti di temperatura specificati.

La produzione del trasformatore inizia con ilgruppo nucleo e avvolgimento. I lamierini del nucleo sono impilati e fissati per mantenere le caratteristiche magnetiche richieste, mentre gli avvolgimenti sono formati con posizionamento dei conduttori, spessore dell'isolamento e distanze elettriche controllate.

Gli avvolgimenti e l'isolamento assemblati vengono asciugati prima del riempimento dell'olio. L'umidità rimasta nell'isolamento solido può ridurre la rigidità dielettrica e contribuire al deterioramento dell'isolamento durante il funzionamento. I processi di essiccazione e riempimento del liquido sono quindi strettamente correlati alle prestazioni di isolamento a lungo termine del trasformatore.

ILserbatoio in acciaioè fabbricato e saldato prima dell'installazione del gruppo attivo e degli accessori specificati. I giunti saldati, le boccole, le guarnizioni e i collegamenti del coperchio vengono controllati per verificarne l'integrità meccanica e le perdite. La vasca viene poi rifinita con il sistema di rivestimento adeguato all'ambiente di installazione.

Dopo l'assemblaggio,test elettrici in fabbricamisureresistenza dell'avvolgimento, rapporto di tensione, polarità o relazione di fase, perdita a vuoto, perdita di carico e impedenza di cortocircuito. I test dielettrici verificano il sistema di isolamento rispetto ai requisiti elettrici specificati.

Test secondo i metodi applicabili diIEEE C57.12.90OCEI 60076potrà essere integrato da ulteriori verifiche necessarie per il progetto. Le prove di aumento di temperatura, fulminazione e resistenza al cortocircuito sono affrontate attraverso i requisiti di progettazione o di prova di tipo applicabili e non vengono ripetute automaticamente su ogni unità prodotta.

L'ispezione finale esamina anche ilfinitura serbatoio, boccole, staffe di montaggio, collegamenti di terra, targhetta e accessori installati. Le registrazioni delle prove elettriche ed i dettagli identificativi sono associati al corrispondente numero di matricola del trasformatore.

Il peso operativo di un trasformatore montato su palo comprendeserbatoio, nucleo e avvolgimenti, liquido isolante e accessori installati. Questo peso agisce sul palo attraverso le staffe di montaggio o la piattaforma di sostegno.

Una piccola unità monofase può essere montata direttamente contro il palo utilizzando un'apposita disposizione di sospensione. I trasformatori più grandi e gli impianti trifase possono richiedere traverse, piattaforme o strutture di supporto bipolari. La progettazione meccanica deve tenere conto del peso dell'apparecchiatura, della geometria di montaggio e dei carichi ambientali.

L'installazione all'aperto espone inoltre il trasformatore a condizioni che influenzano l'isolamento e la durata.

Distanze elettrichedipendono dalla tensione del sistema, dalla disposizione dei conduttori vicini e dai requisiti delle utenze locali. Boccole, fusibili e scaricatori di sovratensione necessitano di una separazione sufficiente dalle apparecchiature sotto tensione adiacenti e dalle strutture messe a terra.

Vento, ghiaccio e carichi sismici, ove applicabile, influenzano la struttura di supporto e l'hardware di montaggio. Luoghi in cui sono presenti uccelli o altri animali selvatici potrebbero richiedere coperture isolate per boccole e componenti aggiuntivi di protezione degli animali selvatici per ridurre i guasti legati ai contatti.

Nelle località costiere, il sale presente nell'aria può accelerare il deterioramento dell'acciaio e dei raccordi esposti. Sistemi di rivestimento progettati per soddisfareIEEE C57.12.30può essere specificato per apparecchiature idonee montate su palo, insieme ad adeguata ferramenta resistente alla corrosione.

Una temperatura ambiente elevata, l'esposizione solare e un movimento d'aria limitato possono aumentare la temperatura operativa del trasformatore. L'altitudine del sito è un'altra considerazione perché la ridotta densità dell'aria influisce sulla dissipazione del calore e sulle prestazioni dell'isolamento esterno.

Queste condizioni di installazione influenzano l'idoneità dell'intero trasformatore, anche quando i kVA e la tensione richiesti sono altrimenti corretti.

I trasformatori montati su palo vengono utilizzati principalmente nelle reti di distribuzione conconduttori aerei di media tensione, soprattutto dove lo spazio per le attrezzature a livello del suolo è limitato o i carichi sono distribuiti su una vasta area.

Distribuzione residenziale ruraleutilizza comunemente unità monofase per alimentare singole case, gruppi di case ed edifici comunitari. Il posizionamento dei trasformatori lungo la linea di media tensione consente ai conduttori di servizio a bassa tensione di raggiungere i clienti vicini senza estendere un singolo circuito a bassa tensione per una distanza eccessiva.

Impianti agricolipotrebbero richiedere elettricità per pompe di irrigazione, attrezzature per la movimentazione del grano, ventilazione, refrigerazione e fabbricati agricoli. Le installazioni più piccole possono funzionare con alimentazione monofase, mentre le apparecchiature a motore più grandi spesso richiedono un'alimentazione trifase. Le caratteristiche di avviamento del motore e il servizio operativo influenzano la capacità del trasformatore necessaria per questi carichi.

Strutture commercialicome le attività commerciali lungo la strada, i negozi rurali, i piccoli magazzini e gli edifici di servizio possono ricevere energia da apparecchiature di distribuzione montate su pali dove la rete elettrica esistente utilizza linee aeree.

Siti industriali leggeripuò utilizzare trasformatori trifase per officine, apparecchiature di lavorazione e sistemi di alimentazione ausiliaria. L'apparecchiatura deve sopportare il carico operativo combinato e le variazioni di tensione associate ai motori di avviamento o ad altri carichi intermittenti ad alta corrente.

Comunità remote e reti di servizi disperseutilizzare anche trasformatori montati su palo perché le singole unità possono essere installate in punti idonei lungo le linee aeree. È possibile selezionare le posizioni e i valori nominali del trasformatore per riflettere la distribuzione dei carichi collegati.

ATubo ottale, le specifiche del trasformatore montato su palo vengono esaminate rispetto al sistema di distribuzione effettivo e alle condizioni di installazione. ILtensione dell'avvolgimento primario, capacità nominale, connessione secondaria, livello di isolamento, disposizione delle boccole e dispositivi di protezionevengono controllati insieme. Sulle reti a stella con terra, la tensione linea-linea dell'alimentatore differisce dalla tensione applicata attraverso l'avvolgimento fase-neutro del trasformatore, rendendo particolarmente importante la corretta tensione primaria. Per le unità sostitutive, esistentiposizioni di montaggio e collegamenti dei conduttorisono considerati anche per ridurre al minimo le modifiche durante l'installazione.

I dettagli dell'attrezzatura vengono riportati nella documentazione del progetto.Disegni di disposizione generale, dati di targa, rapporti di test di fabbrica e informazioni sull'imballaggiosono abbinati al trasformatore preparato per la spedizione. Per ordini ripetuti o progetti di sostituzione, è possibile fare riferimento alle specifiche e ai disegni precedenti per mantenere i requisitivalori elettrici, disposizione dei terminali e dettagli di montaggio.

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Domande frequenti

 

 

01.Un trasformatore su palo da 60 Hz può funzionare su una rete elettrica a 50 Hz?

Non automaticamente. Alla stessa tensione, riducendo la frequenza da 60 Hz a 50 Hz si aumenta il rapporto tensione-frequenza del 20%, rischiando la saturazione del nucleo e il surriscaldamento. Il trasformatore deve essere classificato per 50 Hz o approvato per il funzionamento a doppia frequenza.

02.Perché alcuni trasformatori monofase montati su palo hanno un passante ad alta tensione e altri ne hanno due?

La disposizione dipende dal collegamento dell'avvolgimento primario e dalla messa a terra del sistema. Le unità a singola boccola utilizzano una connessione di ritorno interna su idonei sistemi messi a terra, mentre le unità a due boccola forniscono l'accesso a entrambi i terminali primari.

03.Un trasformatore su palo può alimentare apparecchiature con elevata corrente di avviamento del motore?

Sì, se la regolazione della tensione, l'impedenza di cortocircuito e la capacità termica sono adatte al motore. Elevate correnti di avviamento possono causare cadute di tensione temporanee, quindi i requisiti di avviamento devono essere valutati separatamente dai kVA di esercizio.

04.I trasformatori su palo vengono spediti con olio isolante già all'interno?

Molti trasformatori sigillati vengono spediti preriempiti con olio isolante. Le unità spedite senza la carica completa di olio richiedono un riempimento adeguato, un controllo dell'umidità e controlli di pre-eccitazione prima del funzionamento.

Certificazioni

 

Certificato CE

Certificato ISO 9001

Certificato API Q1

Certificato dell'ABS

AP-5L Certificato

API-5CT Certificato

 

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