Sai quali sono le condizioni necessarie per il funzionamento in parallelo dei trasformatori?

Inoltre, a causa della forte stagionalità del carico elettrico, alcuni trasformatori possono essere disattivati ​​durante i periodi di basso carico, il che non solo riduce le perdite a vuoto del trasformatore e ne migliora l'efficienza, ma riduce anche la corrente di eccitazione reattiva, migliora il fattore di potenza della rete e, di conseguenza, l'efficienza economica del sistema di rete elettrica.

Quali sono dunque i requisiti per il funzionamento in parallelo dei trasformatori? Questa è una domanda molto frequente. Innanzitutto, esaminiamo i requisiti per il collegamento in parallelo dei trasformatori e, successivamente, le condizioni per tale collegamento.

(1) In generale, vedere la figura seguente:

In questa immagine, vediamo due trasformatori, etichettati T1 e T2.

Metodo di ripristino del sistema:

Nella fase operativa, le due sbarre collettrici sono alimentate da trasformatori propri.

Di conseguenza, entrambi gli interruttori automatici in ingresso QF1 e QF2 sono chiusi, mentre l'interruttore di collegamento della sbarra QF3 di un singolo segmento di sbarra è aperto; se si verifica un problema con il trasformatore o il lato di media tensione di una determinata linea in ingresso, come un grave calo di tensione (sottotensione o perdita di tensione) o un guasto, l'interruttore di linea in ingresso di questa sezione viene aperto e quindi l'interruttore di collegamento della sbarra QF3 viene chiuso; quando il sistema viene ripristinato, ci sono due metodi di ripristino:

Metodo di ripristino 1: Aprire l'interruttore di collegamento della sbarra QF3 e quindi chiudere l'interruttore automatico di ingresso corrispondente. Questo metodo è semplice, ma dopo un'interruzione di corrente è necessario riavviare un carico sulla sbarra, come ad esempio un motore.

Metodo di ripristino 2: prima chiudere l'interruttore automatico di ingresso corrispondente, poi far funzionare i trasformatori in parallelo e infine aprire l'interruttore di collegamento della sbarra. Questo metodo è leggermente più complesso, ma il carico non necessita di una seconda interruzione di corrente per riavviarsi.

Analizziamo le condizioni affinché i trasformatori possano essere giustapposti:

Innanzitutto: le condizioni del trasformatore stesso

Incluso: il metodo di cablaggio del trasformatore è lo stesso del rapporto di trasformazione, la tensione di impedenza del trasformatore è la stessa e la tensione secondaria del trasformatore è la stessa.

Secondo: condizioni della linea

In particolare: il lato di media tensione deve provenire dalla stessa rete di distribuzione, la sua fase, l'angolo di fase iniziale e la frequenza devono essere gli stessi, e anche l'ampiezza della tensione deve essere la stessa. Allo stesso tempo, il lato di media tensione deve essere in grado di resistere allo shock di avviamento del lato di bassa tensione.

(2) Quando il sistema è dotato di un generatore, osserviamo la figura seguente:

Questa figura è un po' più complessa della Figura 1. Nella figura è presente un generatore autonomo, e l'interruttore automatico del generatore e l'interruttore automatico di ingresso della rete elettrica sono interconnessi e in mutuo intervento.

Data la complessità della relazione di esclusione, in ABB si utilizza spesso un PLC per implementare la logica di esclusione. Descriviamola brevemente:

1) Durante il normale funzionamento, il collegamento bus è aperto e le linee in ingresso di ciascuna sezione sono chiuse.

2) Se si verifica un'interruzione nell'alimentazione di rete di una determinata sezione, aprire la linea di alimentazione di tale sezione e quindi chiudere il collegamento della sbarra.

3) Una volta eliminato il guasto e ripristinato il sistema, quest'ultimo verrà ripristinato in due modi: con trasformatori in parallelo o non in parallelo. Le condizioni per il funzionamento in parallelo dei trasformatori sono le stesse descritte in precedenza.

4) Se il guasto di una determinata sezione dell'alimentazione di rete non si risolve e un'altra sezione dell'alimentazione di rete si guasta nuovamente, oppure se due sezioni dell'alimentazione di rete si guastano contemporaneamente, il sistema avvierà il generatore. A seconda dell'avvio del generatore, viene determinato se il collegamento del bus viene attivato.

5) Quando viene ripristinata la rete elettrica, ci sono due modi per procedere: il primo metodo è quello illustrato nella Figura 2, in cui la linea di alimentazione della rete e la linea di alimentazione del generatore sono interbloccate e solo un lato può essere chiuso. In questo caso, si apre la linea di alimentazione del generatore e poi si chiude la linea di alimentazione della rete; il secondo metodo non prevede alcun interblocco tra la linea di alimentazione della rete e la linea di alimentazione del generatore. Dopo il ripristino della rete, sotto la guida del sistema, il generatore viene quasi sincronizzato con la rete, quindi si chiude la linea di alimentazione della rete e infine si svuota il generatore.

Il secondo metodo può impedire il riavvio del carico dopo la seconda interruzione di corrente. Possiamo notare che la condizione dei trasformatori in parallelo è la stessa della situazione generale.

(3) Funzionamento in parallelo dei trasformatori quando la capacità di carico di un singolo trasformatore è insufficiente

Le condizioni di collegamento in parallelo dei trasformatori sono le stesse di prima. In queste condizioni, qualora si verifichi un cortocircuito sul lato del carico, il valore della corrente di cortocircuito deve essere moltiplicato per il numero di trasformatori in parallelo. Osserviamo l'immagine seguente:

Nella figura, le due linee di ingresso e il collegamento alla sbarra sono chiusi e i trasformatori T1 e T2 funzionano in parallelo.

Quando il carico di una sezione di sbarra è in cortocircuito, entrambi i trasformatori contribuiscono alla corrente di cortocircuito nel punto di cortocircuito, quindi la corrente di cortocircuito sul carico è pari al doppio della corrente di cortocircuito di un singolo trasformatore.

Pertanto, le condizioni per il funzionamento in parallelo dei trasformatori sono le seguenti: la capacità di interruzione dell'interruttore del circuito di alimentazione su ciascuna sezione della sbarra deve essere il doppio di quella dell'interruttore del circuito di ingresso. In caso contrario, i trasformatori non possono funzionare in parallelo.

Le specifiche prevedono che, per il funzionamento in parallelo dei trasformatori durante brevi periodi di commutazione, la capacità di interruzione dell'interruttore lato carico possa essere selezionata in condizioni normali senza raddoppio.

(4) Vantaggi e scopi del funzionamento in parallelo dei trasformatori

Migliorare l'efficienza operativa dei trasformatori. Quando il carico aumenta al punto che la capacità di un singolo trasformatore non è sufficiente, è possibile collegare in parallelo un secondo trasformatore; quando invece il carico si riduce al punto che non è più necessario che entrambi i trasformatori forniscano energia contemporaneamente, è possibile disattivare uno dei due.

Soprattutto nelle aree rurali, le caratteristiche stagionali del consumo di energia elettrica sono evidenti e il funzionamento in parallelo dei trasformatori può essere attivato in base all'entità del carico elettrico. In questo modo, si possono ridurre al minimo le perdite del trasformatore stesso e si può raggiungere l'obiettivo di un funzionamento economico.

Migliorare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica. Se uno dei trasformatori in parallelo si guasta, purché venga rapidamente scollegato dalla rete, gli altri due o uno solo possono continuare a fornire energia normalmente; la riparazione di un trasformatore non compromette il normale funzionamento degli altri, riducendo così guasti e danni. La portata e la frequenza delle interruzioni di corrente durante la manutenzione possono contribuire a migliorare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica.

Risparmiare energia elettrica, realizzare un risparmio energetico e aumentare l'efficienza. Ad esempio, una sottostazione è dotata di due trasformatori da 4000 kVA e 3150 kVA. Dopo aver calcolato le condizioni operative dei due trasformatori, dopo un anno di funzionamento in parallelo, il risparmio energetico è di 102.000 kWh, un effetto di risparmio energetico molto evidente e una riduzione dell'investimento iniziale.