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Trasformatore di corrente da 245 kV (tipo a forcina)

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Trasformatore di corrente da 245 kV

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Il trasformatore di corrente da 245 kV (tipo a forcella) è un trasformatore di misura per esterni ad altissima tensione (EHV) utilizzato nelle sottostazioni isolate in aria (AIS) da 220 kV e 245 kV. Converte le elevate correnti primarie in correnti secondarie standardizzate (1 A o 5 A) per la protezione, la misurazione, il monitoraggio e il controllo, garantendo al contempo un isolamento elettrico completo tra il circuito primario ad alta tensione e le apparecchiature secondarie a bassa tensione.

Il tipo a forcina impiega un conduttore primario integrato a forma di U a singolo giro, che offre elevata resistenza meccanica, eccellenti prestazioni in caso di cortocircuito e affidabilità a lungo termine superiore.

Principio di funzionamento
Un trasformatore di corrente da 245 kV di tipo a forcina funziona secondo il principio dell’induzione elettromagnetica.

Quando la corrente alternata attraversa il conduttore primario a forma di U, nel nucleo magnetico si genera un flusso magnetico alternato. Questo flusso induce una corrente proporzionale nell’avvolgimento secondario, mantenendo al contempo l’isolamento galvanico.

Struttura
Un tipico trasformatore di corrente da 245 kV di tipo a forcina comprende:
·Conduttore primario integrale a forma di U in rame o alluminio
·Nucleo magnetico toroidale ad alta permeabilità
·Avvolgimenti secondari multipli per protezione e misurazione
·Sistema di isolamento in carta impregnata d’olio (il più comune per questo livello di tensione)
·Isolatore cavo in porcellana o composito
·Soffietto di espansione dell’olio o conservatore
·Sistema di gradazione capacitiva per il controllo del campo elettrico
·Scatola terminale secondaria
·Terminale di messa a terra
·Base di montaggio in acciaio zincato
·Targhetta identificativa in acciaio inossidabile

Caratteristiche
·Conduttore primario integrato a “hair-pin” a singolo avvolgimento.
·Eccellente precisione su un ampio intervallo di funzionamento.
·Nuclei secondari multipli indipendenti.
·Elevata rigidità dielettrica adatta ai sistemi EHV.
·Basso livello di scariche parziali.
·Elevata resistenza termica e dinamica ai cortocircuiti.
·Struttura per uso esterno resistente agli agenti atmosferici.
·Lunga durata con manutenzione minima.

Valori nominali tipici
·Tensione massima del sistema: 245 kV
·Frequenza nominale: 50 o 60 Hz
·Corrente primaria: 300–4000 A
·Corrente secondaria: 1 A o 5 A
·Classe di precisione di misura: 0,1, 0,2, 0,2S, 0,5, 0,5S
·Classe di precisione di protezione: 5P10, 5P20, 10P10, PX, TPX, TPY, TPZ
·Carico nominale: 15–60 VA
·Resistenza agli impulsi da fulmine: tipicamente 1050 kV
·Resistenza agli impulsi di commutazione: secondo i requisiti IEC/delle aziende elettriche
·Resistenza alle tensioni di rete: tipicamente 460 kV (1 min)
·Installazione: AIS per esterni

Vantaggi
·Elevata precisione per la misurazione commerciale e i relè di protezione.
·Eccellente coordinamento dell’isolamento per sistemi di trasmissione a 220/245 kV.
·Robusto conduttore primario a singolo avvolgimento con elevata resistenza meccanica.
·I nuclei secondari multipli consentono circuiti di misurazione e protezione indipendenti.
·Elevata resistenza alle sollecitazioni termiche ed elettromeccaniche durante i guasti.
·Prestazioni affidabili in ambienti esterni difficili.

Limiti
·Le dimensioni fisiche e il peso elevati richiedono strutture di supporto consistenti.
·I sistemi di isolamento a olio richiedono ispezioni e manutenzioni periodiche.
·Costo iniziale superiore rispetto ai trasformatori di corrente a media tensione.
·L’avvolgimento secondario non deve mai essere messo in circuito aperto mentre il primario è sotto tensione, poiché sui terminali secondari possono svilupparsi tensioni pericolose.

Applicazioni
·I trasformatori di corrente a forcella da 245 kV sono ampiamente utilizzati in:
·Sottostazioni di trasmissione da 220 kV e 245 kV
·Campate delle linee di trasmissione
·Campate dei trasformatori di potenza
·Protezione differenziale delle sbarre collettrici
·Protezione degli interruttori automatici
·Misurazione commerciale e di rete
·Sottostazioni di interconnessione alla rete
·Stazioni di commutazione
·Sottostazioni di trasmissione di energia rinnovabile
·Impianti industriali ad altissima tensione

Disposizione tipica dei nuclei secondari
·Nucleo 1 Misurazione commerciale 0,2S
·Nucleo 2 Misurazione operativa 0,5
·Nucleo 3 Protezione da sovracorrente e da guasto a terra 5P20
·Nucleo 4 Protezione differenziale di trasformatori o sbarre collettrici PX / TPX / TPY / TPZ
·Nucleo 5 Protezione di riserva o registrazione dei disturbi 5P20 o PX

Usi tipici
Il trasformatore di corrente a forcella da 245 kV è progettato per le esigenti reti di trasmissione a 220 kV e 245 kV, dove sono essenziali elevata precisione e affidabilità. Le funzioni tipiche includono:
·Misurazione a fini di fatturazione e liquidazione
·Protezione da sovracorrente e da guasto a terra
·Protezione differenziale di trasformatori e sbarre collettrici
·Registrazione dei guasti e analisi dei disturbi
·Controllo di supervisione e acquisizione dati (SCADA)
·Monitoraggio su vasta area e automazione delle sottostazioni

Il conduttore primario a "hair-pin" a singolo giro, il sistema di isolamento avanzato, i nuclei secondari multipli e le elevate prestazioni dielettriche lo rendono una soluzione privilegiata per le moderne sottostazioni ad altissima tensione isolate in aria, garantendo una misurazione accurata della corrente e una protezione affidabile per tutta la durata di vita dell’impianto.