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Trasformatore di tipo a secco con impregnazione sotto vuoto (VPI), ottimizzato per garantire sicurezza antincendio, bassa manutenzione e raffreddamento efficiente

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Trasformatore a secco VPI

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Il trasformatore a secco impregnato sotto vuoto e a pressione (VPI) è un trasformatore a secco in cui gli avvolgimenti vengono impregnati con vernice isolante in poliestere o epossidica sotto vuoto e a pressione, per poi essere polimerizzati in forno. A differenza dei trasformatori in resina colata, gli avvolgimenti non sono completamente incapsulati in resina epossidica solida, il che garantisce una migliore dissipazione del calore, un peso ridotto e una maggiore capacità di sovraccarico.

I trasformatori VPI sono ampiamente utilizzati in edifici commerciali, impianti industriali, centrali elettriche, sistemi di energia rinnovabile, applicazioni marine e sottostazioni interne dove la sicurezza antincendio, la bassa manutenzione e il raffreddamento efficiente sono fattori importanti.

Costruzione
Nucleo magnetico
·Nucleo in acciaio al silicio laminato a freddo a grani orientati (CRGO)
·Struttura del nucleo a sovrapposizione scalare per ridurre le perdite a vuoto e il rumore
·Nucleo in lega amorfa opzionale per una maggiore efficienza

Avvolgimenti ad alta tensione
·Conduttori in rame o alluminio
·Impregnati sotto vuoto con vernice isolante di alta qualità
·Cicli multipli di impregnazione e polimerizzazione per una maggiore rigidità dielettrica
·Eccellente resistenza alle sollecitazioni termiche e alle vibrazioni

Avvolgimenti a bassa tensione
·Avvolgimenti in lamina o nastro di rame o alluminio
·Impregnati sotto vuoto o rivestiti con resina
·Elevata resistenza meccanica per la resistenza ai cortocircuiti

Sistema di isolamento
·Classe F (155 °C) o Classe H (180 °C)
·Vernice isolante resistente all’umidità
·Elevata rigidità dielettrica
·Materiali isolanti autoestinguenti

Raffreddamento
·AN (Air Natural) per il funzionamento standard
·AF (Aria forzata) con ventole di raffreddamento, che aumentano la capacità di circa il 25–40%

Processo di produzione
·Gli avvolgimenti vengono realizzati ed essiccati per rimuovere l’umidità.
·Gli avvolgimenti vengono collocati in una camera a vuoto.
·L’aria e l’umidità vengono rimosse sotto vuoto spinto.
·La vernice isolante viene introdotta sotto vuoto.
·Viene applicata pressione per far penetrare la vernice in profondità nell’isolamento.
·Gli avvolgimenti vengono sottoposti a cottura in forno per polimerizzare la vernice.
·Il processo di impregnazione e polimerizzazione può essere ripetuto per migliorare la qualità dell’isolamento.

Specifiche tecniche tipiche
·Potenza nominale: 50 kVA – 30 MVA
·Tensione primaria: fino a 36 kV (modelli speciali fino a 72,5 kV)
·Tensione secondaria: 400 V, 415 V, 690 V, 3,3 kV, 6,6 kV, 11 kV
·Frequenza: 50 Hz / 60 Hz
·Metodo di raffreddamento: AN / AF
·Classe di isolamento: F o H
·Grado di protezione: IP00, IP23, IP31, IP44, IP54 (con involucro)
·Gruppo vettoriale: Dyn11, Dyn5, Yyn0, ecc.
·Impedenza: tipicamente 4–10%
·Aumento di temperatura: 80 K o 100 K
·Livello di rumore: tipicamente 45–65 dB

Vantaggi
·Assenza di olio isolante, con conseguente eliminazione del rischio di perdite d’olio
·Rischio di incendio inferiore rispetto ai trasformatori a bagno d’olio
·Migliore dissipazione del calore rispetto ai modelli in resina colata
·Maggiore capacità di sovraccarico a breve termine
·Peso ridotto
·Costo iniziale inferiore rispetto ai trasformatori in resina colata
·Buona resistenza alle vibrazioni e ai cicli termici
·Bassi requisiti di manutenzione
·Adatti per installazioni in ambienti interni

Limiti
·Resistenza all’umidità, alla polvere e agli ambienti corrosivi inferiore rispetto ai trasformatori in resina colata
·Gli avvolgimenti sono esposti anziché completamente incapsulati
·Possono richiedere una pulizia periodica in luoghi polverosi o contaminati
·Meno adatti ad ambienti con elevata umidità, nebbia salina o contaminazione chimica

Applicazioni tipiche
·Impianti di produzione industriale
·Edifici commerciali
·Complessi di uffici
·Ospedali
·Università
·Impianti di generazione di energia
·Impianti di energia rinnovabile (solare ed eolica)
·Installazioni marine e offshore
·Attività minerarie
·Centri dati (in cui le condizioni ambientali sono controllate)
·Sottostazioni interne

Norme applicabili

Tra le norme internazionali più diffuse figurano:

·IEC 60076 – Trasformatori di potenza
·IEC 60076-11 – Trasformatori a secco
·IEEE C57.12.01 – Requisiti generali per trasformatori di distribuzione e di potenza a secco
·IEEE C57.12.91 – Codice di prova per trasformatori di distribuzione e di potenza a secco
·Requisiti ANSI, ove applicabili

Valori nominali tipici
·Trasformatori di distribuzione: da 100 kVA a 5 MVA
·Trasformatori industriali: da 5 MVA a 20 MVA
·Grandi trasformatori di potenza a secco: fino a circa 30 MVA e 36 kV (sono disponibili potenze superiori come soluzioni progettate su misura)

Linee guida per la scelta
·Ospedali, gallerie, aeroporti: resina colata (CRT)
·Ambienti con elevata umidità o in zona costiera: resina colata (CRT)
·Ambienti polverosi o chimicamente aggressivi: resina colata (CRT)
·Impianti industriali puliti: VPI
·Edifici commerciali: VPI o CRT
·Centri dati: VPI o CRT, a seconda delle condizioni ambientali
·Impianti marini: VPI (con rivestimenti protettivi) o CRT per condizioni più estreme

Sintesi
Un trasformatore a secco impregnato sotto vuoto (VPI) offre un eccellente equilibrio tra prestazioni, costo, efficienza di raffreddamento e affidabilità. È particolarmente adatto ad ambienti interni puliti e controllati, dove è possibile sfruttare appieno la sua superiore dissipazione del calore e la sua capacità di sopportare sovraccarichi. Per ambienti umidi, polverosi o corrosivi, un trasformatore a secco con resina epossidica colata (CRT) è generalmente la scelta preferita, poiché i suoi avvolgimenti incapsulati offrono una maggiore protezione contro gli agenti contaminanti ambientali.