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Trasformatore di corrente da 123 kV (tipo a forcina)

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Trasformatore di corrente da 123 kV

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Il trasformatore di corrente da 123 kV (tipo a forcina) è un trasformatore di misura ad alta tensione utilizzato nelle sottostazioni isolate in aria (AIS) da 110 kV e 123 kV per trasformare con precisione correnti primarie elevate in correnti secondarie standardizzate (tipicamente 1 A o 5 A) a fini di protezione, misurazione, controllo e monitoraggio. Il tipo a forcina utilizza un conduttore primario integrato a forma di U che forma un avvolgimento primario a singolo giro, garantendo un design robusto, compatto e altamente affidabile.

Principio di funzionamento

Il trasformatore di corrente da 123 kV di tipo a forcina funziona secondo il principio dell’induzione elettromagnetica.

Quando la corrente alternata attraversa il conduttore primario a forma di U, crea un flusso magnetico alternato nel nucleo del trasformatore. Questo flusso magnetico induce una corrente proporzionale nell’avvolgimento secondario.

Costruzione
Un tipico trasformatore di corrente a forcina da 123 kV è costituito da:
·Conduttore primario integrale a forma di U in rame o alluminio
·Nucleo magnetico toroidale ad alta permeabilità
·Avvolgimenti secondari multipli per protezione e misurazione
·Isolatore cavo in porcellana o composito
·Sistema di isolamento in carta impregnata d’olio (il più comune) o isolamento in SF6 (a seconda del modello)
·Camera di espansione dell’olio o soffietto (per le unità riempite d’olio)
· Scatola terminale secondaria con morsettiere
· Terminale di messa a terra
· Base di montaggio in acciaio zincato
· Targhetta identificativa in acciaio inossidabile

Caratteristiche
· Conduttore primario a forcina monogiro integrato.
· Elevata precisione di misura su un ampio intervallo di corrente.
· Nuclei secondari multipli indipendenti per la misurazione e la protezione.
·Eccellenti prestazioni di isolamento per sistemi a 123 kV.
·Elevata resistenza termica e dinamica ai cortocircuiti.
·Struttura resistente agli agenti atmosferici per uso esterno.
·Basse caratteristiche di scarica parziale.
·Lunga durata operativa con manutenzione minima.

Valori nominali tipici
·Tensione massima del sistema: 123 kV
·Frequenza nominale: 50 o 60 Hz
·Corrente primaria: 200–4000 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
·Carico nominale: 10–60 VA
·Resistenza agli impulsi da fulmine: tipicamente 550 kV
·Resistenza alla frequenza di rete: tipicamente 230 kV (1 min)
·Installazione: AIS per esterni

Vantaggi
·Eccellente precisione per la protezione e la misurazione dei consumi.
·Elevata affidabilità dell’isolamento per reti a 110/123 kV.
·Struttura primaria compatta a singolo avvolgimento.
·Elevata resistenza meccanica e resistenza sismica.
·I nuclei secondari multipli consentono circuiti di protezione e di misurazione indipendenti.
·Lunga durata con ridotte esigenze di manutenzione.

Limiti
·Più grandi e pesanti rispetto ai trasformatori di corrente a resina per media tensione.
·I modelli a bagno d’olio richiedono ispezioni periodiche del livello dell’olio, delle guarnizioni e delle condizioni dell’isolamento.
·L’installazione richiede un supporto adeguato a causa dell’altezza e del peso dell’unità.
·L’avvolgimento secondario non deve mai essere in circuito aperto mentre il primario è sotto tensione, poiché ai terminali secondari possono svilupparsi tensioni pericolose.

Applicazioni
Un trasformatore di corrente a forcella da 123 kV è ampiamente utilizzato in:
·Sottostazioni di trasmissione da 110 kV e 123 kV
·Campate di ingresso e uscita delle linee di trasmissione
·Protezione dei trasformatori di potenza
·Schemi di protezione delle sbarre collettrici
·Campate degli interruttori automatici
·Sistemi di misurazione delle energie
·Sottostazioni industriali ad alta tensione
·Sottostazioni di collegamento alla rete di parchi eolici e solari
·Stazioni di commutazione delle utility

Disposizione tipica dei nuclei secondari
Un trasformatore di corrente a forcina da 123 kV include spesso più nuclei secondari, ad esempio:
·Nucleo 1 Misurazione commerciale 0,2S
·Nucleo 2 Misurazione dell’impianto 0,5
·Nucleo 3 Protezione da sovracorrente e da guasto a terra 5P20
·Nucleo 4 Protezione differenziale o delle sbarre collettrici PX / TPX / TPY

Il trasformatore di corrente a forcella da 123 kV è un componente chiave nelle sottostazioni isolate in aria da 110/123 kV, in quanto fornisce una misurazione precisa della corrente, isolamento galvanico e segnali affidabili per i relè di protezione, i contatori di energia e i sistemi di automazione delle sottostazioni. Il conduttore primario integrato a singolo giro, le elevate prestazioni di isolamento e i nuclei secondari multipli lo rendono particolarmente adatto alle moderne reti di trasmissione che richiedono elevata affidabilità e precisione di misura.