中文简体Nella vasta e complessa rete di sistemi di energia elettrica, un componente rimane un pilastro della distribuzione efficiente dell’energia: Trasformatore a immersione in olio . Questo dispositivo robusto e affidabile è fondamentale per aumentare la tensione per la trasmissione a lunga distanza e ridurla per un consumo locale sicuro.
Definizione e funzione fondamentale
Un trasformatore immerso in olio è un tipo di trasformatore elettrico in cui il nucleo e gli avvolgimenti sono immersi in un olio isolante specializzato. La funzione principale di qualsiasi trasformatore è quella di trasferire energia elettrica tra circuiti tramite induzione elettromagnetica, modificando il livello di tensione con una perdita di energia minima. L'olio in un trasformatore immerso in olio svolge molteplici funzioni critiche: agisce come mezzo isolante altamente efficace e come refrigerante per dissipare il calore generato durante il funzionamento.
Componenti chiave e costruzione
L'efficacia di un trasformatore a immersione in olio deriva dalla sua progettazione deliberata:
Nucleo: solitamente costituito da lamiere di acciaio al silicio di alta qualità, orientate ai grani, per ridurre al minimo le perdite per correnti parassite e fornire un percorso efficiente per il flusso magnetico.
Avvolgimenti: si tratta di bobine conduttive (solitamente rame o alluminio) avvolte attorno al nucleo. L'avvolgimento primario riceve la tensione di ingresso, mentre l'avvolgimento secondario fornisce la tensione di uscita trasformata.
Olio isolante: non si tratta di un comune olio minerale. È un olio idrocarburico altamente raffinato con eccellente rigidità dielettrica e stabilità chimica. Il suo ruolo principale è quello di prevenire guasti elettrici tra le parti sotto tensione e di trasferire il calore lontano dal nucleo e dagli avvolgimenti.
Serbatoio: un robusto serbatoio in acciaio saldato ospita la parte attiva (nucleo e avvolgimenti) e l'olio. È progettato per resistere alle pressioni ambientali e spesso include ondulazioni o radiatori esterni per aumentare la superficie di raffreddamento.
Serbatoio di conservazione: un serbatoio ausiliario più piccolo, spesso montato sopra il serbatoio principale, che consente all'olio isolante di espandersi e contrarsi con le fluttuazioni di temperatura senza esposizione all'aria.
Relè Buchholz: dispositivo di sicurezza essenziale montato nel tubo tra il serbatoio principale e il conservatore. Rileva guasti interni rilevando l'accumulo di gas dovuto alla decomposizione del petrolio, attivando un allarme o avviando uno spegnimento.
Respiratore: questo componente, riempito con gel di silice, è attaccato al conservatore. Permette al serbatoio di "respirare" assorbendo l'umidità dall'aria in entrata, evitando che l'olio e l'isolamento si deteriorino a causa dell'umidità.
Tipi di trasformatori immersi in olio
I trasformatori immersi in olio sono classificati in base al loro metodo di costruzione e raffreddamento:
Olio immerso raffreddato naturalmente (ONAN): si basa sulla convezione naturale dell'olio per il raffreddamento. L'olio riscaldato sale, circola attraverso i radiatori, si raffredda e ricade verso il basso. Questo è un tipo comune per valutazioni da piccole a medie.
Raffreddamento forzato a immersione in olio (ONAF): utilizza ventole per soffiare aria sui radiatori, migliorando significativamente la capacità di raffreddamento e consentendo una potenza nominale più elevata con un ingombro ridotto.
Olio immerso raffreddato ad acqua (OW): utilizza un circuito ad acqua per raffreddare l'olio caldo, in genere tramite uno scambiatore di calore. Questo metodo è altamente efficiente e viene utilizzato per trasformatori di grandi dimensioni, spesso in centrali elettriche o sottostazioni.
Applicazioni primarie
Grazie alla loro elevata efficienza e capacità di gestione della potenza, i trasformatori immersi in olio sono la scelta preferita per un'ampia gamma di applicazioni:
Reti di trasmissione e distribuzione di energia elettrica: utilizzate in centrali elettriche, sottostazioni di trasmissione e sottostazioni di distribuzione.
Impianti industriali e manifatturieri: alimentano grandi macchinari, motori e processi industriali pesanti.
Parchi di energia rinnovabile: aumentare la tensione generata dalle turbine eoliche o dai parchi solari da immettere nella rete.
Complessi commerciali e residenziali di grandi dimensioni: fungono da principale trasformatore di servizio per grandi edifici.
Vantaggi e considerazioni
L'uso diffuso dei trasformatori immersi in olio è dovuto a diversi vantaggi chiave:
Elevata efficienza e capacità di carico: le eccellenti proprietà di raffreddamento dell'olio consentono a questi trasformatori di gestire sovraccarichi più elevati e di avere una durata operativa più lunga.
Isolamento efficace: l'olio garantisce un isolamento superiore rispetto all'aria, consentendo un design più compatto per una determinata tensione nominale.
Protezione: L'olio aiuta a preservare l'isolamento in carta cellulosica degli avvolgimenti, rallentando il processo di invecchiamento.
Durata: la robusta struttura del serbatoio offre protezione dagli elementi ambientali.
Tra le considerazioni importanti rientrano la necessità di sistemi di contenimento per prevenire la contaminazione ambientale in caso di perdite e il rispetto di rigorosi protocolli e normative sulla sicurezza antincendio, in particolare per le installazioni interne.
Manutenzione e longevità
Una corretta manutenzione è fondamentale per la durata decennale di un trasformatore immerso in olio. Ciò include test regolari della rigidità dielettrica dell'olio, del contenuto di umidità e dell'analisi dei gas disciolti (DGA). La DGA è un potente strumento diagnostico in grado di rilevare guasti interni incipienti identificando i gas generati all'interno del petrolio.
Il trasformatore a immersione in olio è una tecnologia matura, altamente affidabile ed efficiente che costituisce la spina dorsale delle moderne infrastrutture elettriche. Il suo design, incentrato sul duplice ruolo dell'olio isolante, lo rende una soluzione indispensabile per applicazioni ad alta potenza in cui prestazioni, durata e sicurezza sono fondamentali.
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