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Il trasformatore di sottostazione: un componente fondamentale del sistema di distribuzione elettrica

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Trasformatore di sottostazione

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Il trasformatore di distribuzione da sottostazione è un trasformatore installato in una sottostazione di distribuzione per ridurre la tensione elettrica di media o alta tensione a tensioni di distribuzione inferiori, finalizzate alla fornitura a utenze residenziali, commerciali e industriali. Funge da interfaccia tra la rete di trasmissione o di sottotrasmissione e il sistema di distribuzione locale.

Specifiche tipiche
·Tensione primaria: 33 kV, 66 kV, 110 kV o 132 kV
·Tensione secondaria: 11 kV, 6,6 kV, 3,3 kV o 400/230 V
·Tensione massima del sistema: fino a 145 kV (a seconda del modello)
·Potenza nominale: 5–100 MVA
·Frequenza: 50 Hz o 60 Hz
·Numero di fasi: trifase
·Metodo di raffreddamento: ONAN, ONAF
·Isolamento: olio minerale o fluido a base di esteri naturali/sintetici
·Commutatore di prese: commutatore fuori circuito o commutatore sotto carico (OLTC)
·Gruppo vettoriale: Dyn11, YNd11, YNyn0+d11 o come specificato

Rapporti di tensione comuni
Le configurazioni tipiche dei trasformatori di distribuzione delle sottostazioni includono:
·132/33 kV
·110/33 kV
·66/11 kV
·33/11 kV
·33/6,6 kV
·11/0,4 kV (400/230 V)

Potenze nominali standard
Le potenze nominali più comuni sono:
·5 MVA
·10 MVA
·16 MVA
·20 MVA
·25 MVA
·31,5 MVA
·40 MVA
·50 MVA
·63 MVA
·80 MVA
·100 MVA

Componenti principali
·Nucleo magnetico laminato
·Avvolgimento ad alta tensione
·Avvolgimento a bassa tensione
·Serbatoio principale
·Olio isolante per trasformatori
·Serbatoio di conservazione
·Radiatori di raffreddamento
·Passanti ad alta e bassa tensione
·Commutatore sotto carico (per la regolazione della tensione)
·Relè di Buchholz
·Dispositivo di scarico della pressione
·Indicatore di livello dell’olio
·Indicatori di temperatura
·Sfiato con gel di silice
·Cabina di comando e apparecchiature di monitoraggio

Applicazioni
·Sottostazioni di distribuzione delle reti elettriche
·Reti urbane di distribuzione dell’energia elettrica
·Parchi industriali
·Complessi commerciali
·Sottostazioni di raccolta di energia rinnovabile
·Aeroporti, ospedali e grandi infrastrutture

Metodi di raffreddamento
·ONAN Olio naturale – Aria naturale
·ONAF Olio naturale – Aria forzata

Le unità di dimensioni maggiori possono anche utilizzare il raffreddamento OFAF (Oil Forced Air Forced) laddove sia richiesto un carico maggiore.

Sistemi di protezione
·Protezione differenziale (87T)
·Protezione da guasto a terra limitato (REF)
·Protezione da sovracorrente (50/51)
·Protezione da guasto a terra (50N/51N)
·Relè di Buchholz
·Dispositivo di scarico della pressione
·Protezione della temperatura dell’olio e degli avvolgimenti
·Scaricatori di sovratensione
·Protezione da sovreccitazione (24)

Prove di routine in fabbrica
Le prove tipiche includono:
·Misura della resistenza degli avvolgimenti
·Verifica del rapporto di trasformazione e del gruppo vettoriale
·Misura della resistenza di isolamento
·Perdite a vuoto e corrente di eccitazione
·Perdite sotto carico e tensione di impedenza
·Prova di tenuta alla tensione alternata applicata
·Prova di tenuta alle sovratensioni indotte
·Prova di impulso di fulmine (se applicabile)
·Prova di rigidità dielettrica dell’olio
·Prova di tenuta
·Prove funzionali degli accessori

Funzionalità di monitoraggio
I moderni trasformatori di distribuzione delle sottostazioni possono includere:
·Analisi online dei gas disciolti (DGA)
·Monitoraggio della temperatura dell’olio superiore e degli avvolgimenti
·Sensori di umidità nell’olio
·Monitoraggio delle condizioni dei passanti
·Monitoraggio del carico
·Connettività SCADA remota

Norme applicabili
·IEC 60076 – Trasformatori di potenza
·Serie IEEE C57 – Norme sui trasformatori di potenza
·IEC 60137 – Passanti isolati
·IEC 60296 – Oli isolanti minerali
·IEC 60599 – Analisi dei gas disciolti (DGA)

Vantaggi
·Elevata efficienza, tipicamente 99,2–99,8%
·Trasformazione di tensione affidabile per le reti di distribuzione locali
·Supporta la regolazione della tensione con OLTC
·Lunga durata operativa di 30–50 anni con una corretta manutenzione
·Progettato per il funzionamento continuo all’aperto
·Compatibile con i moderni sistemi di monitoraggio e automazione

Un trasformatore di distribuzione per sottostazione è un componente chiave del sistema di distribuzione elettrica, che riduce le tensioni dai livelli di trasmissione o sottotrasmissione (come 132 kV, 66 kV o 33 kV) ai livelli di distribuzione (come 11 kV o 400/230 V). Con potenze nominali che variano generalmente da 5 MVA a 100 MVA, questi trasformatori garantiscono una fornitura affidabile ed efficiente di energia elettrica alle linee di distribuzione a valle e agli utenti finali.