Guida al trasformatore di potenza e al trasformatore di distribuzione|Tipi e applicazioni

I trasformatori sono una parte fondamentale di quasi tutti i sistemi elettrici moderni. Dalle sottostazioni dei servizi pubblici e dagli impianti industriali agli edifici commerciali, ai progetti di energia rinnovabile eRicarica di veicoli elettriciinfrastrutture, il trasformatore giusto aiuta a spostare l'energia elettrica in modo sicuro ed efficiente da un livello di tensione a un altro.

A trasformatore di potenza, trasformatore di distribuzione, trasformatore di tipo secco, Otrasformatore montato su pada prima vista possono sembrare simili, ma ciascuno è progettato per un ambiente operativo e un'applicazione elettrica diversi. Comprendere queste differenze rende la scelta del trasformatore molto più semplice.

Questa guida spiega i principali tipi di trasformatori, le loro applicazioni, i metodi di costruzione e i fattori che gli ingegneri e i team di approvvigionamento dovrebbero considerare quando scelgono un trasformatore.

Cos'è un trasformatore di potenza?

A trasformatore di potenzaè un dispositivo elettrico utilizzato per trasferire energia elettrica tra circuiti modificando i livelli di tensione e corrente attraverso l'induzione elettromagnetica.

I trasformatori di potenza sono comunemente installati nei sistemi di trasmissione e sottostazioni ad alta-tensione. Sono progettati per potenze nominali relativamente elevate e sono generalmente ottimizzati per un funzionamento efficiente quando collegati alle reti elettriche.

Un tipico sistema di trasmissione può utilizzare aaumentare il trasformatorein una stazione di generazione per aumentare la tensione per la trasmissione-a lunga distanza. All'estremità ricevente, atrasformatore discendenteriduce la tensione a livelli idonei alla distribuzione e alle utenze finali.

A seconda del progetto, un trasformatore di potenza può essere untrasformatore immerso in oliocon un commutatore sotto-carico o sotto-carico, apparecchiature di raffreddamento, boccole, dispositivi di protezione e accessori di monitoraggio.

Trasformatore di potenza e trasformatore di distribuzione

Sebbene entrambi i trasformatori cambino tensione, le loro condizioni operative e applicazioni sono diverse.

A trasformatore di distribuzioneè generalmente più vicino al consumatore finale di elettricità. Riduce l'elettricità a media-tensione in una fornitura a bassa-tensione utilizzabile per edifici, fabbriche, strutture commerciali e altri carichi.

Cos'è un trasformatore trifase?

A trasformatore trifaseè progettato per sistemi elettrici tri-fase. Invece di utilizzare tre trasformatori monofase-indipendenti, un trasformatore trifase-può integrare le tre fasi in un unico gruppo trasformatore.

I sistemi tri-fase sono ampiamente utilizzati in strutture industriali, edifici commerciali, servizi pubblici, data center, progetti di energia rinnovabile e grandi impianti di ricarica per veicoli elettrici.

A trasformatore di distribuzione trifaseè particolarmente comune nei sistemi di distribuzione a media-tensione. Le combinazioni tipiche di tensione dipendono dalla rete locale e dai requisiti del progetto, come la tensione primaria di media-tensione con tensione secondaria di 400 V, 415 V, 480 V o 690 V.

Le specifiche corrette del trasformatore dipendono da:

Capacità nominale

Tensione primaria e secondaria

Frequenza

Gruppo vettoriale

Impedenza

Livello di isolamento

Metodo di raffreddamento

Ambiente di installazione

Efficienza richiesta

Tocca-modifica dei requisiti

Trasformatore di tipo secco

A trasformatore di tipo seccoutilizza l'aria o un altro sistema di isolamento solido anziché l'isolamento liquido. Poiché non è presente olio per trasformatori all'interno del sistema di isolamento principale, i trasformatori a secco vengono spesso presi in considerazione per installazioni interne e luoghi in cui è importante ridurre gli incendi-correlati ai liquidi o i problemi ambientali.

I trasformatori a secco sono ampiamente utilizzati in:

Edifici commerciali

Ospedali

Centri dati

Impianti industriali

Impianti metropolitani e ferroviari

Sistemi energetici rinnovabili

Strutture sotterranee

Edifici-alti

A trasformatore di distribuzione di tipo seccopuò essere utilizzato per ridurre la tensione da media a bassa tensione fornendo al contempo una soluzione compatta e con manutenzione relativamente bassa-.

Trasformatore in resina colata

A trasformatore in resinaè un tipo di trasformatore a secco in cui gli avvolgimenti sono incapsulati con resina epossidica. La resina fornisce isolamento elettrico e aiuta a proteggere gli avvolgimenti da umidità, polvere e contaminazione ambientale.

Ciò rende i trasformatori in resina adatti ad ambienti interni e industriali esigenti.

Trasformatore a bobina pressofusa

Il terminetrasformatore a bobina fusaviene utilizzato anche per trasformatori di tipo-a secco con avvolgimenti-incapsulati in resina. A seconda del produttore e della terminologia regionale, la bobina fusa e la resina colata possono descrivere metodi di costruzione del trasformatore strettamente correlati.

Per le specifiche di un progetto, tuttavia, gli ingegneri dovrebbero verificare l'esatta struttura dell'avvolgimento, il sistema di isolamento, la classe di temperatura, il metodo di raffreddamento e gli standard applicabili anziché fare affidamento solo sul nome del prodotto.

Trasformatore immerso nell'olio e trasformatore riempito d'olio

UNtrasformatore immerso in olioutilizza liquido isolante attorno al nucleo e agli avvolgimenti per l'isolamento elettrico e il trasferimento di calore.

Il terminetrasformatore riempito d'olioè comunemente usato anche per descrivere progetti di trasformatori-riempiti di liquido.

Rispetto a molti progetti di tipo-a secco, i trasformatori riempiti di olio-possono fornire un'efficace dissipazione del calore e sono ampiamente utilizzati per applicazioni di distribuzione esterna e sottostazioni.

Le applicazioni comuni includono:

Sottostazioni di servizio

Sottostazioni industriali

Progetti di energia rinnovabile

Distribuzione commerciale

Generazione di energia

Grandi infrastrutture elettriche

I liquidi isolanti moderni possono includere olio minerale convenzionale nonché fluidi alternativi selezionati per specifici requisiti ambientali, di sicurezza antincendio o di prestazioni.

Anche l'olio del trasformatore necessita di monitoraggio e manutenzione adeguati. A seconda dell'apparecchiatura e delle condizioni di servizio, i test dell'olio possono includere rigidità dielettrica, umidità, acidità, analisi dei gas disciolti e altre misurazioni diagnostiche.

Trasformatore montato su pad

A trasformatore montato su padè un trasformatore-a livello del suolo installato all'interno di un recinto sicuro, normalmente su una piattaforma di cemento.

I trasformatori montati su pad-sono comunemente utilizzati laddove le linee di distribuzione aeree vengono sostituite da cavi sotterranei. I cavi a media-tensione entrano nell'involucro del trasformatore, il trasformatore riduce la tensione e i cavi a bassa-tensione alimentano quindi il cliente o la struttura.

Le applicazioni tipiche includono:

Sviluppi residenziali

Edifici commerciali

Centri commerciali

Parchi industriali

Centri dati

Progetti solari

Infrastruttura di ricarica per veicoli elettrici

Un trasformatore montato su pad può essere progettato come trasformatore riempito d'olio e può incorporare una struttura con parte anteriore morta o attiva, a seconda dell'applicazione e dei requisiti locali.

Trasformatore montato su palo

A trasformatore montato su paloè installato su un palo della luce ed è comunemente utilizzato nei sistemi di distribuzione elettrica aerea.

Il trasformatore riduce l'elettricità-a media tensione da unlinea di distribuzione aerea a una tensione inferiore adatta ai clienti.

I trasformatori montati su palo- sono particolarmente comuni nelle tradizionali reti di distribuzione residenziali e rurali perché possono essere installati direttamente lungo l'infrastruttura aerea esistente.

Rispetto alle apparecchiature montate su pad-, i trasformatori montati su palo- presentano requisiti diversi in termini di supporto meccanico, spazio libero, protezione della fauna selvatica, esposizione agli agenti atmosferici e accesso per la manutenzione.

Trasformatore di media tensione

A trasformatore di media tensionecollega i sistemi elettrici a media-tensione con altri livelli di tensione.

La definizione esatta di media tensione varia leggermente a seconda degli standard e dei mercati, ma i sistemi di distribuzione comuni includono tensioni come 6 kV, 10 kV, 11 kV, 13,8 kV, 20 kV e 33 kV.

I trasformatori di media-tensione sono ampiamente utilizzati in:

Distribuzione dei servizi → Impianti industriali → Edifici commerciali → Energie rinnovabili → Infrastrutture per veicoli elettrici → Data center

Un trasformatore di media tensione può essere di tipo riempito d'olio o a secco a seconda della capacità, del luogo di installazione, dei requisiti di sicurezza-antincendio, delle condizioni ambientali e delle specifiche del progetto.

Trasformatore ad alta tensione

A trasformatore ad alta tensioneè progettato per sistemi che funzionano a livelli di tensione più elevati e richiede isolamento, distanze, boccole, test e protezione specializzati.

I trasformatori ad alta-tensione sono comunemente installati nelle sottostazioni di trasmissione e nelle grandi infrastrutture elettriche.

In una stazione di generazione, un trasformatore può funzionare come aaumentare il trasformatore, aumentando la tensione del generatore prima che l'elettricità entri nella rete di trasmissione. In una sottostazione di ricezione o distribuzione, atrasformatore discendenteriduce la tensione per le successive fasi di distribuzione.

La progettazione del trasformatore ad alta-tensione richiede un'attenta considerazione del coordinamento dell'isolamento, della resistenza agli impulsi di fulmine, alla resistenza agli impulsi di commutazione, alla resistenza al corto-circuito, al raffreddamento, alla commutazione delle prese e alla protezione del trasformatore.

Trasformatore di sottostazione

A trasformatore di sottostazioneè installato all'interno di una cabina elettrica atrasferire potenza tra diversi livelli di tensione.

Una tipica rete elettrica potrebbe assomigliare a questa:

Generazione di energia → Trasformatore elevatore- → Trasmissione ad alta-tensione → Sottostazione di ricezione → Trasformatore elevatore-discendente → Rete di distribuzione → Clienti

I trasformatori per sottostazioni possono variare da apparecchiature di distribuzione di medie-dimensioni a trasformatori di potenza molto grandi utilizzati nelle reti di trasmissione.

La specifica finale viene normalmente determinata dal servizio di pubblica utilità o dal progettista in base alla tensione del sistema, alla capacità, al livello di guasto, al profilo di carico, alla configurazione di rete e ai futuri requisiti di espansione.

Sottostazione dell'unità

A sottostazione unitariacombina i principali componenti della sottostazione in un assieme integrato. Una disposizione tipica può includere una sezione del quadro di manovra a media-tensione, un trasformatore e un quadro di comando o un'apparecchiatura di distribuzione a bassa-tensione.

Questo approccio può semplificare l'installazione e ridurre la quantità di apparecchiature di campo separate richieste.

Le sottostazioni unitarie sono spesso utilizzate in:

Impianti di produzione

Strutture commerciali

Centri dati

Operazioni minerarie

Progetti infrastrutturali

Grandi edifici

Sistemi di distribuzione industriale

Per le applicazioni industriali, la sottostazione dell'unità può essere progettata in base ai requisiti di carico specifici dell'impianto anziché selezionare il trasformatore separatamente dal resto del sistema di distribuzione elettrica.

Trasformatore di messa a terra

A trasformatore di terra, a volte chiamato trasformatore di terra, fornisce un punto neutro per i sistemi che altrimenti non dispongono di un collegamento neutro adeguato.

Può essere utilizzato per stabilire un riferimento di messa a terra e fornire un percorso controllato per la corrente a sequenza zero-durante i guasti a terra.

I trasformatori di messa a terra vengono spesso utilizzati nelle reti a media-tensione, nei sistemi di alimentazione industriale, negli impianti di energia rinnovabile e in altri sistemi elettrici in cui è necessario controllare attentamente le disposizioni di messa a terra.

Il trasformatore di messa a terra deve essere selezionato insieme al sistema di messa a terra del progetto, allo schema di protezione, ai requisiti di corrente di guasto-e all'attrezzatura di messa a terra neutra.

Trasformatore di isolamento

UNtrasformatore di isolamentofornisce l'isolamento elettrico tra i circuiti primario e secondario mantenendo il rapporto di tensione richiesto.

Gli avvolgimenti primari e secondari sono separati elettricamente, il che può aiutare a ridurre il trasferimento diretto di alcuni disturbi tra i circuiti collegati.

I trasformatori di isolamento vengono utilizzati in applicazioni in cui la separazione elettrica è importante, tra cui apparecchiature sensibili, sistemi di controllo industriale, strutture mediche e alimentatori specializzati.

Un trasformatore di isolamento può anche essere combinato con schermatura o altre caratteristiche di progettazione laddove il progetto richieda un controllo aggiuntivo del rumore elettrico o dei disturbi transitori.

Come scegliere il trasformatore giusto

La scelta del trasformatore dovrebbe iniziare con il sistema elettrico piuttosto che con il nome del trasformatore.

Per i team di procurement e gli ingegneri elettrici alcune specifiche sono particolarmente importanti.

La scelta tra un trasformatore immerso in olio e un trasformatore a secco, ad esempio, dovrebbe considerare molto più del semplice prezzo di acquisto.

Le condizioni di installazione, la protezione antincendio, i requisiti di manutenzione, le normative ambientali, il carico, lo spazio disponibile e il costo totale di proprietà possono tutti influenzare la decisione finale.

Applicazioni dei trasformatori nei moderni sistemi energetici

I trasformatori di oggi non si limitano più alla tradizionale distribuzione dei servizi pubblici.

Possono essere utilizzati grandi impianti industrialitrasformatori trifasee sottostazioni unitarie per distribuire l'energia lungo le linee di produzione. I data center potrebbero richiedere trasformatori a secco-o in resina fusa progettati per carichi elettrici ad alta-densità e rigorosi requisiti di affidabilità.

I progetti solari ed eolici utilizzano comunemente trasformatori per aumentare la tensione di uscita prima che l'elettricità entri in un sistema di raccolta o trasmissione.

I sistemi di accumulo dell’energia a batteria richiedono anche soluzioni di trasformatori appositamente progettate.

L’infrastruttura di ricarica dei veicoli elettrici presenta un’altra applicazione in crescita. Le stazioni di ricarica ad alta-potenza possono creare notevoli carichi elettrici, rendendo essenziali un'adeguata distribuzione di media-tensione e una capacità del trasformatore.

In ogni caso, la scelta del trasformatore deve corrispondere all'architettura elettrica effettiva anziché fare affidamento su un modello standard senza rivedere i requisiti del progetto.

Perché la qualità della produzione dei trasformatori è importante

Le prestazioni del trasformatore dipendono da molti dettagli che non sempre sono visibili dalla targhetta.

Il materiale e la costruzione del nucleo influenzano le perdite in assenza di-carico. La progettazione dell'avvolgimento influisce sulle perdite di carico, sulla resistenza al cortocircuito-e sull'aumento della temperatura.

I materiali isolanti influenzano le prestazioni dielettriche e la durata. Il serbatoio, il sistema di raffreddamento, le boccole, il commutatore, i dispositivi di protezione e gli accessori contribuiscono tutti all'affidabilità complessiva.

Il controllo della qualità della produzione è quindi importante dall'ispezione delle materie prime fino all'assemblaggio e al test finale.

Per i trasformatori più grandi, i test di fabbrica possono includere resistenza dell'avvolgimento, rapporto di avvolgimento, impedenza, test dielettrici, test di aumento della temperatura, misurazioni in assenza di carico e di perdita di carico e altri test richiesti dagli standard applicabili e dalle specifiche di progetto.

Produttore di trasformatori per progetti energetici globali

Jiangsu Yawei trasformatore Co., Ltd.è un produttore di trasformatori che serve applicazioni di pubblica utilità, industriali, di energia rinnovabile, commerciali e infrastrutturali.

Yawei Transformer produce un'ampia gamma di prodotti per trasformatori, inclusitrasformatori di potenza, trasformatori di distribuzione, trasformatori di tipo a secco, trasformatori immersi in olio, trasformatori montati su pad, trasformatori di media tensione, trasformatori di alta tensione, sottostazioni unitarie e soluzioni di trasformatori personalizzate.

Le configurazioni del trasformatore possono essere sviluppate in base ai requisiti del progetto riguardanti tensione, capacità, metodo di raffreddamento, sistema di isolamento, ambiente di installazione, gruppo di connessione, commutazione delle prese e standard applicabili.

Per gli appaltatori EPC, i servizi pubblici, gli appaltatori elettrici e i team di approvvigionamento industriale, fornire le specifiche tecniche complete prima del preventivo può aiutare a ridurre le modifiche alla progettazione e ad abbreviare il processo di selezione delle apparecchiature-.

Considerazioni finali

Non esiste un unico trasformatore adatto a ogni sistema elettrico.

A trasformatore di potenzapotrebbe essere necessario per una sottostazione di trasmissione ad alta-tensione, mentre atrasformatore di distribuzionepotrebbe essere più adatto a una rete di servizi locali. UNtrasformatore montato su padpuò servire la distribuzione sotterranea, mentre atrasformatore montato su paloè comunemente usato per le reti aeree. I progetti interni possono specificare atrasformatore di tipo secco, compreso atrasformatore in resinao design della bobina fusa.

Per i sistemi più grandi, gli ingegneri potrebbero aver bisogno di atrasformatore di sottostazione, sottostazione unitaria, trasformatore di terra, Otrasformatore di isolamentocome parte di un'architettura di distribuzione elettrica più completa.

Il passaggio più importante è abbinare il trasformatore alla tensione effettiva del sistema, al profilo di carico, all'ambiente, al metodo di installazione, ai requisiti di protezione e agli standard applicabili.

Se stai acquistando un trasformatore per un progetto di pubblica utilità, industriale, di energia rinnovabile, data center, ricarica di veicoli elettrici o commerciale, fornisci la tensione, la capacità, la frequenza, la fase, le condizioni di installazione e gli standard tecnici richiesti. Un produttore di trasformatori può quindi sviluppare una configurazione e un preventivo adeguati in base ai requisiti del progetto.

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