Come scegliere un termostato per gli avvolgimenti dei trasformatori? Principi di simulazione termica e punti chiave per l'installazione

• Il valore unico dei termostati per avvolgimenti: Il fatto che la temperatura dell'olio sia nella norma non significa che la temperatura degli avvolgimenti sia sicura. Il termostato degli avvolgimenti utilizza la tecnologia di simulazione termica per calcolare la temperatura dei punti caldi degli avvolgimenti, concentrandosi sulla temperatura nei punti più a rischio del materiale isolante del trasformatore. Per i trasformatori principali da 110 kV e oltre, il termostato degli avvolgimenti è un dispositivo di protezione indispensabile.
• Principi della simulazione termica: Prelevando corrente dal carico del trasformatore tramite un trasformatore di corrente, il calore generato dall'elemento riscaldante all'interno del termocoppia è proporzionale al quadrato della corrente di carico (simulando le perdite nel rame); sommando la temperatura della superficie dell'olio, si calcola la temperatura dei punti caldi dell'avvolgimento. Non è assolutamente necessario installare sensori all'interno dell'avvolgimento ad alta tensione.
• Il rapporto con il termostato dell'olio: Il termostato dell'olio rileva lo stato termico complessivo, mentre il termostato degli avvolgimenti individua i punti caldi all'interno. Il rapporto tra i due è analogo alla complementarità tra un termometro (che misura la temperatura superficiale) e una TAC (che individua la posizione dei focolai patologici all'interno).

1. Approfondimento sulla tecnologia di simulazione termica

Il cuore del termostato per avvolgimenti risiede nella tecnologia di simulazione termica: come calcolare indirettamente la temperatura del punto più caldo all'interno dell'avvolgimento senza entrare in contatto con l'avvolgimento ad alta tensione. Il percorso tecnico è il seguente: all'interno del termocoppia viene inserito un elemento riscaldante, che preleva energia dal cavo di collegamento del busso sul lato a bassa tensione del trasformatore tramite un trasformatore di corrente (CT). La corrente secondaria del CT è proporzionale alla corrente di carico del trasformatore, mentre la quantità di calore generata dall'elemento riscaldante è proporzionale al quadrato della corrente, simulando esattamente la legge fisica delle perdite nel rame degli avvolgimenti (I²R). L'aumento di temperatura generato dall'elemento riscaldante si somma alla temperatura del livello dell'olio e il valore visualizzato sul quadrante dell'indicatore rappresenta la temperatura stimata del punto più caldo degli avvolgimenti.

Il principale vantaggio di questa soluzione di misurazione indiretta risiede nella sicurezza: tutti i componenti di misurazione della temperatura sono installati all'esterno del serbatoio dell'olio del trasformatore, in totale isolamento dagli avvolgimenti ad alta tensione, e non è necessario accedere all'interno del trasformatore né per l'installazione né per la manutenzione. Verificata da decenni di utilizzo, la tecnologia di simulazione termica garantisce un'ottima precisione in condizioni di carico stazionario.

2. Punti chiave e precauzioni per l'installazione

2.1 Installazione della TAC

Il set di trasformatori di corrente va installato sui cavi di collegamento dei passanti sul lato a bassa tensione del trasformatore. Il rapporto di trasformazione del CT deve corrispondere esattamente ai parametri dell'elemento riscaldante del termostato; in caso contrario, la proporzione dell'aumento di temperatura simulato risulterà errata. Durante l'installazione, verificare che l'orientamento del CT sia corretto e che i collegamenti del circuito secondario siano ben fissati: un circuito aperto sul lato secondario del CT può generare tensioni pericolosamente elevate.

2.2 Installazione del sensore di temperatura

I sensori di temperatura del termostato dei avvolgimenti e del termostato del livello dell'olio sono installati rispettivamente in due appositi alloggiamenti indipendenti situati nella parte superiore del serbatoio dell'olio del trasformatore. Entrambi i sensori sono immersi nello strato superiore dell'olio, ma quello del termostato dei avvolgimenti contiene un elemento riscaldante; durante l'installazione prestare attenzione a proteggere il percorso del capillare.

2.3 Protezione dei capillari

Il capillare è il componente meccanico più delicato del termostato. Durante l'installazione è necessario evitare curve strette, urti e compressioni meccaniche. Se necessario, utilizzare una guaina metallica o un tubo corrugato in plastica come protezione meccanica.

3. Domande frequenti

3.1 Domanda: Il termostato dell'avvolgimento è preciso?

Risposta: Il metodo di simulazione termica offre una buona precisione in condizioni di carico stazionario ed è in grado di soddisfare la maggior parte delle esigenze ingegneristiche. Tuttavia, nei processi transitori con forti oscillazioni di carico si verifica un ritardo termico: l'inerzia termica del sensore di temperatura fa sì che il valore indicato sul quadrante sia in ritardo rispetto alle variazioni effettive della temperatura dell'avvolgimento. Se il carico subisce variazioni significative nell'arco di alcune decine di minuti, il termostato richiede un certo tempo prima che tali variazioni si riflettano sull'indicatore.

3.2 Domanda: Quali sono le conseguenze di una scelta errata del rapporto di trasformazione del trasformatore di corrente?

Risposta: Un rapporto di trasformazione del CT troppo elevato può causare un riscaldamento insufficiente e una lettura della temperatura degli avvolgimenti troppo bassa; il personale addetto alla manutenzione potrebbe quindi ritenere che la temperatura degli avvolgimenti sia nella norma, mentre in realtà si è già verificato un surriscaldamento. Un rapporto di trasformazione del CT troppo basso può causare un riscaldamento eccessivo e indicazioni troppo elevate; il personale addetto alla manutenzione potrebbe ritenere che la temperatura sia troppo alta quando in realtà è normale, causando un inutile abbattimento del carico o un arresto dell'impianto. In fase di selezione, è indispensabile che il produttore calcoli il CT adatto in base ai parametri nominali del trasformatore.

3.3 Domanda: È possibile utilizzare lo stesso capillare sia per il termostato dell'avvolgimento che per quello del livello dell'olio?

Risposta: No. I due termostati dispongono ciascuno di un sensore di temperatura e di un capillare indipendenti, installati in appositi alloggiamenti separati. Si tratta di due sistemi di misurazione della temperatura completamente indipendenti, che rilevano e trasmettono dati di temperatura diversi.

Esclusione di responsabilità: Il contenuto di questo articolo è solo per scambi e riferimenti tecnici e non costituisce alcuna forma di impegno di approvvigionamento o offerta di contratto. I parametri tecnici dei prodotti, i programmi di configurazione e i prezzi sono soggetti ai contratti e agli accordi tecnici effettivamente firmati.

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