Bobina di soppressione dell'arco sotto carico immersa in olio con commutatore

In una rete di distribuzione a media tensione, la corrente di guasto a terra capacitiva totale cambia al variare degli alimentatori, dei cavi e delle configurazioni di rete. Una bobina di soppressione dell'arco con commutazione sotto carico immersa in olio fornisce una corrente induttiva regolabile attraverso il punto neutro per compensare questo componente capacitivo durante un guasto a terra monofase.

Nota anche come bobina di Petersen o bobina di soppressione automatica dell'arco, questa apparecchiatura viene installata tra il punto neutro del trasformatore e la terra. La sua induttanza viene regolata tramite un commutatore sotto carico, consentendo di modificare la corrente di compensazione senza mettere fuori servizio la bobina ad ogni regolazione.

La costruzione immersa nell'olio fornisce isolamento elettrico e dissipazione del calore per la parte attiva. Il sistema di controllo automatico monitora le condizioni di rete rilevanti e determina la posizione di rubinetto richiesta all'interno del campo di regolazione disponibile.

L'apparecchiatura è destinata ai sistemi di distribuzione da 6-66 kV e può essere configurata per sottostazioni, reti industriali, sistemi di distribuzione con cavi pesanti e altre applicazioni in cui è richiesta la compensazione del punto neutro.

Perché è necessario modificare l'impostazione della retribuzione

La corrente capacitiva di una rete di distribuzione non è necessariamente costante.

Può variare quando:

· Nuovi alimentatori sono collegati

· La lunghezza del cavo sotterraneo aumenta

· Gli alimentatori sono disconnessi

· Modifiche alla topologia di rete

· Le sezioni operative vengono trasferite

· La proporzione tra cavo e linea aerea cambia

Una bobina di soppressione dell'arco fissa ha un'induttanza predeterminata. Quando la corrente capacitiva della rete cambia in modo significativo, il suo punto di compensazione potrebbe non corrispondere più alla condizione operativa richiesta.

Un design con commutazione sotto carico risolve questo problema fornendo diverse posizioni di presa dell'avvolgimento. Il controller può selezionare una posizione diversa al variare delle condizioni della rete.

Ciò rende il prodotto particolarmente rilevante per i sistemi di distribuzione in cui la rete connessa non è elettricamente costante durante tutto il suo ciclo operativo.

Come funziona il sistema di compensazione del carico

In condizioni normali, la bobina di soppressione dell'arco è collegata al punto neutro e rimane pronta per la compensazione.

Quando il sistema di controllo identifica la condizione della rete rilevante, determina la compensazione induttiva richiesta e seleziona una posizione di servizio adeguata.

Il processo elettrico può essere semplificato come segue:

Capacità di rete → corrente di guasto a terra capacitiva → calcolo della compensazione → regolazione della posizione → compensazione induttiva → corrente di guasto residua ridotta

Durante un guasto a terra monofase, la corrente induttiva proveniente dalla bobina compensa la componente capacitiva della corrente di guasto di rete. Quando la compensazione è opportunamente selezionata, la corrente residua nel punto di guasto può essere ridotta, il che può favorire l'estinzione dell'arco e limitare gli effetti associati ai guasti a terra transitori.

Il punto operativo effettivo dovrebbe essere stabilito dalla corrente di guasto a terra capacitiva misurata o calcolata della rete e dalla filosofia di protezione. La bobina dovrebbe quindi essere trattata come parte del sistema completo di messa a terra del punto neutro piuttosto che come un reattore selezionato in modo indipendente.

Configurazione interna

Nucleo magnetico

Il circuito magnetico utilizza acciaio elettrico laminato. Le dimensioni del nucleo, la densità del flusso magnetico, la disposizione del traferro ove applicabile e la configurazione dell'avvolgimento vengono selezionati per ottenere le caratteristiche di induttanza richieste nell'intervallo di regolazione specificato.

La progettazione magnetica tiene conto anche delle perdite, dell'aumento della temperatura, delle forze meccaniche e della stabilità operativa.

Avvolgimenti principali e di derivazione

Per gli avvolgimenti principali e di regolazione vengono utilizzati conduttori in rame. Le prese di avvolgimento multiple forniscono diversi numeri effettivi di giri.

Cambiando la presa attiva si modifica l'induttanza della bobina e quindi la sua corrente di compensazione disponibile.

Il numero di posizioni di rubinetto non è universale. È possibile configurare 9, 15 e 19 posizioni in base all'intervallo di regolazione richiesto e al progetto elettrico.

Commutatore sotto carico

Il commutatore sotto carico è il componente che differenzia questa configurazione da una bobina di soppressione dell'arco fissa o regolata manualmente.

Consente di modificare il collegamento dell'avvolgimento nelle condizioni operative sotto tensione specificate. Il commutatore, l'azionamento del motore, il circuito di controllo, il servizio di commutazione e le funzioni di protezione vengono selezionati in base alle specifiche elettriche finali.

Serbatoio pieno d'olio

La parte attiva è alloggiata in un serbatoio di acciaio riempito d'olio. L'olio del trasformatore fornisce sia l'isolamento che il trasferimento di calore tra i componenti attivi e il serbatoio.

A seconda della disposizione selezionata, il sistema dell'olio può includere un conservatore, boccole, un dispositivo di limitazione della pressione, un indicatore del livello dell'olio, dispositivi di monitoraggio della temperatura e componenti di protezione associati.

L'esatta disposizione del serbatoio e della conservazione dell'olio dovrebbe seguire la configurazione effettiva dell'apparecchiatura anziché essere trattata come una caratteristica fissa per ogni classificazione.

Unità di controllo e monitoraggio

Il controller automatico costituisce l'interfaccia tra le misurazioni della rete e il meccanismo di commutazione.

A seconda della configurazione del progetto, il sistema di controllo può includere:

· Misurazione della corrente capacitiva

· Controllo della compensazione automatica

· Indicazione della posizione del tocco

· Visualizzazione dei parametri locali

· Funzionamento manuale/automatico

· Funzioni di allarme e protezione

· Comunicazione remota

· Trasmissione dati operativa

· Monitoraggio dello stato del sistema di controllo

Le interfacce di comunicazione possono essere selezionate in base al sistema di automazione della sottostazione del cliente.

Dati tecnici

Nota tecnica: la tabella descrive la gamma di prodotti configurabili. La corrente di compensazione nominale, l'intervallo di induttanza, le posizioni delle prese, il livello di isolamento, i parametri di cortocircuito e altri valori specifici del progetto devono essere confermati dai dati di rete prima del preventivo.

Cosa determina la valutazione della bobina?

La sola tensione del sistema non è sufficiente per selezionare una bobina di soppressione dell'arco.

Il calcolo ingegneristico normalmente deve considerare i seguenti parametri.

1. Tensione del sistema

Il livello di tensione determina il coordinamento dell'isolamento, la disposizione degli avvolgimenti, la scelta della boccola e i relativi requisiti dielettrici.

I sistemi tipici possono includere livelli di tensione di 6 kV, 10 kV, 20 kV, 35 kV e superiori all'interno dell'intervallo di progettazione del prodotto.

2. Corrente capacitiva di guasto a terra

Questo è un input chiave per determinare la capacità di compensazione richiesta.

Il valore dipende dalla lunghezza totale e dal tipo delle linee e dei cavi collegati, nonché dalla configurazione della rete.

3. Gamma di compensazione

L'intervallo di compensazione richiesto determina l'intervallo di induttanza e, di conseguenza, la disposizione delle prese dell'avvolgimento.

Una rete con un'ampia variazione della corrente capacitiva può richiedere un intervallo di regolazione più ampio rispetto a una rete relativamente stabile.

4. Tocca Risoluzione

Il numero di tocchi disponibili determina la precisione con cui è possibile modificare l'impostazione della compensazione.

È necessario selezionare il numero appropriato di posizioni insieme al campo operativo richiesto e alla precisione del controllo.

5. Topologia della rete

Il calcolo dovrebbe considerare le configurazioni operative normali e anomale della rete. Se gli alimentatori vengono trasferiti o commutati frequentemente, il controller potrebbe dover rispondere a variazioni maggiori nella capacità della rete.

6. Protezione dai guasti a terra

La bobina di soppressione dell'arco deve essere coordinata con il sistema di rilevamento dei guasti a terra e di selezione dell'alimentatore.

Le impostazioni di protezione dipendono dal metodo di messa a terra e dalle caratteristiche della corrente di guasto residua, pertanto l'apparecchiatura di messa a terra e il sistema di protezione devono essere progettati insieme.

Bobine commutabili e fisse sotto carico

La differenza principale non è semplicemente la presenza dell’automazione. È la capacità di modificare i giri effettivi di avvolgimento e il livello di compensazione mentre l'apparecchiatura rimane nello stato operativo specificato.

Ambienti di installazione tipici

Questo tipo di bobina di soppressione dell'arco può essere presa in considerazione per:

· Sottostazioni di distribuzione 6–66 kV

· Reti di servizi a media tensione

· Sistemi di distribuzione dominanti via cavo

· Reti miste aeree e via cavo

· Distribuzione di energia industriale

· Reti minerarie e dell'industria pesante

· Sistemi di messa a terra del punto neutro delle sottostazioni

· Reti con configurazioni di feeder che cambiano frequentemente

· Sistemi di distribuzione che richiedono una compensazione regolabile del guasto a terra

Per i progetti all'aperto, la configurazione dell'apparecchiatura deve tenere conto della temperatura ambiente, dell'altitudine, del livello di inquinamento, del coordinamento dell'isolamento, dei requisiti dell'involucro e delle condizioni del sito.

Capacità produttiva e di fabbrica

Jiangshan Yulan Transformer Co., Ltd. è impegnata nella produzione di trasformatori dal 1999.

Il suo ambito di produzione comprende trasformatori di potenza, trasformatori per forni, trasformatori raddrizzatori, reattori e altre apparecchiature elettriche personalizzate. L'azienda ha esperienza nella produzione di apparecchiature fino alla classe 110 kV.

Yulan gestisce un sito produttivo di circa 35.000 m², di cui circa 15.000 m² di officina. L'azienda conta più di 75 dipendenti, tra cui personale tecnico e ingegneristico coinvolto nella progettazione, produzione e test del prodotto.

Le risorse di produzione e test includono:

· Attrezzature di sollevamento da 80 tonnellate

· Sistema di essiccazione sotto vuoto in fase vapore di cherosene da 400 kW

· Apparecchiature per prove a impulso da 1200 kV

· Trasformatore di prova di tensione di tenuta a frequenza industriale da 400 kV

· Gruppo elettrogeno per test a induzione da 300 kV

· Attrezzatura per l'avvolgimento verticale controllata da computer

· Attrezzature per il taglio delle anime

· Attrezzatura principale per il taglio trasversale

· Attrezzature per pressatura idraulica

· Attrezzature per l'avvolgimento di fogli

· Altre apparecchiature per la produzione di trasformatori e reattori

Queste strutture supportano la produzione e il collaudo di trasformatori e apparecchiature per reattori personalizzati.

Gestione della qualità e test di fabbrica

Yulan gestisce i seguenti sistemi di gestione:

· ISO 9001:2015

· ISO 14001

· ISO 45001:2018

Per una bobina di soppressione dell'arco, l'ispezione di fabbrica e l'ambito del test sono determinati dalle specifiche del prodotto finale, dagli standard applicabili e dai requisiti del cliente.

A seconda del progetto, il pacchetto di documentazione può includere:

· Record dei test di routine

· Risultati dei test relativi all'isolamento

· Misurazioni della resistenza dell'avvolgimento

· Controlli funzionali della posizione del rubinetto e del commutatore

· Dati sulle prestazioni elettriche

· Test funzionali del sistema di controllo

· Controlli di protezione e allarmi

· Informazioni sulla targa

· Disegni tecnici

· Documenti di ispezione in fabbrica

Ove richiesto, i test del prodotto possono essere organizzati in base allo standard di progetto applicabile e alle specifiche tecniche concordate.

Informazioni sul progetto che gli acquirenti dovrebbero fornire

Per un preventivo tecnico sono utili le seguenti informazioni:

Uno schema unifilare e il calcolo della corrente di guasto a terra capacitiva sono particolarmente utili quando si richiede un preventivo.

Costruzione a bagno d'olio e a secco

Nessuna delle due costruzioni dovrebbe essere scelta esclusivamente sulla base del fatto che sia riempita d'olio o del tipo a secco. Dovrebbero essere considerati la classificazione elettrica, le condizioni di installazione, i requisiti di manutenzione, i requisiti di sicurezza antincendio e gli standard di progetto.

Domande frequenti

Cos'è una bobina di Petersen a bagno d'olio?

Una bobina di Petersen immersa nell'olio è un dispositivo di messa a terra induttivo collegato tra il punto neutro di una rete di distribuzione e la terra. Compensa la componente capacitiva della corrente di guasto a terra monofase.

Perché utilizzare un commutatore sotto carico?

La corrente capacitiva di guasto a terra di una rete di distribuzione può cambiare man mano che alimentatori e cavi vengono collegati, disconnessi o riconfigurati. Un commutatore sotto carico consente di regolare l'induttanza della bobina e la corrente di compensazione senza spegnere l'apparecchiatura per ogni cambio.

La corrente di compensazione è regolabile in continuo?

Non necessariamente. Una bobina di commutazione fornisce normalmente una serie di posizioni operative discrete. La risoluzione effettiva della regolazione dipende dalla configurazione dell'avvolgimento e del commutatore.

Le configurazioni standard sono a 9, 15 e 19 rubinetti?

Possono essere utilizzati come configurazioni tipiche, ma il numero finale di posizioni dipende dall'intervallo di compensazione richiesto, dalla tensione nominale, dal design dell'avvolgimento e dal commutatore di presa selezionato.

Come posso determinare la capacità della bobina richiesta?

L'ingresso chiave è la corrente di guasto a terra capacitiva della rete. Nel calcolo è necessario considerare la lunghezza dell'alimentatore, la lunghezza del cavo sotterraneo, la topologia della rete, il livello di tensione e le configurazioni operative.

La bobina può compensare completamente una corrente di guasto?

Lo scopo della bobina è quello di compensare la componente capacitiva e ridurre la corrente residua di guasto a terra. Non dovrebbe essere descritto come l’eliminazione di ogni corrente di guasto o la garanzia dell’estinzione dell’arco in tutte le condizioni.

Questo prodotto sostituisce un sistema di protezione da guasto a terra?

No. La bobina di soppressione dell'arco e il sistema di protezione svolgono funzioni diverse. Il sistema di compensazione della messa a terra deve essere coordinato con il rilevamento dei guasti a terra e la protezione dell'alimentatore.

Può essere utilizzato in una rete di distribuzione a 10 kV?

SÌ. Un sistema da 10 kV può rientrare nell'intervallo di progettazione del prodotto. La corrente di compensazione richiesta, l'intervallo di induttanza, la configurazione delle prese, il livello di isolamento e le funzioni di controllo devono ancora essere calcolati dai parametri di rete.

Può essere progettato per sistemi a 35 kV o 66 kV?

Sì, soggetto alla specifica progettazione elettrica e di isolamento. Le applicazioni ad alta tensione richiedono un adeguato coordinamento dell'isolamento, boccole, distanze, test e disposizioni di protezione.

Quali informazioni devo inviare quando richiedo un preventivo?

Fornire la tensione del sistema, la frequenza, la corrente di guasto a terra capacitiva, la disposizione del punto neutro, lo schema di rete, l'intervallo di compensazione richiesto, le condizioni di installazione, i requisiti delle prese, le funzioni di controllo e gli standard applicabili.

Informazioni sul trasformatore Yulan

Fondata nel 1999, Jiangshan Yulan Transformer Co., Ltd. produce trasformatori e reattori per applicazioni elettriche, di pubblica utilità, industriali e di altro tipo.

La gamma di prodotti dell'azienda comprende trasformatori di potenza, trasformatori per forni, trasformatori raddrizzatori, reattori shunt, reattori in serie e apparecchiature per reattori personalizzati.

Con capacità di produzione di trasformatori e reattori fino alla classe 110 kV, Yulan supporta progetti che richiedono valori elettrici personalizzati, disposizioni di avvolgimenti, sistemi di isolamento, configurazioni di commutazioni, funzioni di controllo e test di fabbrica.

Per una bobina di soppressione dell'arco sotto carico immersa in olio, la proposta tecnica può essere sviluppata partendo dai parametri di rete del cliente piuttosto che da un solo modello di prodotto standard.