Trasformatori MT/BT Premessa Il trasformatore è una macchina elettrica statica (perchè non contiene parti in movimento) e reversibile, che serve per variare (trasformare) i parametri della potenza elettrica (tensione e corrente) in ingresso rispetto a quella in uscita, mantenendola pressochè costante. In pratica la potenza elettrica in ingresso a una certa tensione viene convertita in potenza magnetica e poi di nuovo riconvertita in potenza elettrica ad una tensione diversa. In base a quanto sopra si deduce che il trasformatore è una macchina in grado di operare essenzialmente in corrente alternata perchè in sfrutta i principi dell’elettromagnetismo legati ai flussi variabili. Nel seguito ci occuperemo principalmente dei trasformatori di potenza MT/BT. ● Le equazioni di un trasformatore ● Tipologie di trasformatori MT/BT ● I trasformatori in resina ● I trasformatori in olio ● Avvolgimenti di un trasformatore MT/BT ● Raffreddamento di un trasformatore MT/BT ● Gruppo di inserzione dei trasformatori MT/BT ● Grandezze nominali dei trasformatori MT/BT ● La protezione dei trasformatori MT/BT ● Corrente di inserzione di un trasformatore ● Trasformatori MT/BT collegati in parallelo ● Caratteristiche ambientali, climatiche e di resistenza al fuoco dei trasformatori in resina ● Protezione contro i contatti diretti di un trasformatore MT/BT ● Ventilazione del locale trasformatori Equazioni del trasformatore Equazioni del trasformatore Un trasformatore ideale è caratterizzato dalle seguenti equazioni: U1 = (n1/n2)*U2 I1= I2*(n2/n1) Dove n1 = numero di spire a primario n2 = numero di spire a secondario U1 = tensione in ingresso al trasformatore (primario) U2 = tensione in uscita al trasformatore (secondario) I1 = corrente in ingresso al trasformatore (primario) I2 = corrente in uscita al trasformatore (secondario) Il rapporto di trasformazione “N” è definito come rapporto fra numero di spire a primario rispetto al numero di spire a secondario. Per i trasformatori 15/0,4 kV il rapporto di trasformazione vale 37,5; per i trasformatori 20/0,4 kV vale 50. Trasformatori MT/BT Tipologie di trasformatori di potenza MT/BT I trasformatori di potenza MT/BT si distinguono in trasformatori in liquido isolante (olio) e trasformatori in resina. Esistono anche trasformatori in aria, ma sono meno usati e perciò non verranno trattati. I trasformatori di distribuzione MT/BT sono tipicamente macchine in grado di convertire una tensione trifase. Possono essere costituiti da tre trasformatori monofasi indipendenti, ma più spesso sono realizzati con tre avvolgimenti primari e tre secondari montati su un unico nucleo con tre rami paralleli. Gli avvolgimenti possono essere collegati a stella (sigla Y per media tensione – sigla y per bassa tensione), a triangolo (sigla D per media tensione – sigla d per bassa tensione) o a zig-zag (sigla Z per media tensione – sigla z per bassa tensione). Se il neutro (centro stella) è accessibile, si utilizza la sigla N sul lato media tensione e la sigla n sul lato bassa tensione. Poichè i trasformatori MT/BT più comuni prevedono un collegamento a triangolo sul lato media tensione e stella con neutro sul lato bassa tensione, questi presentano la sigla descrittiva Dyn. Collegam8ento Dyn Trasformatori MT/BT Trasformatori in resina I trasformatori in resina, chiamati a volte anche trasformatori a secco con avvolgimenti inglobati, grazie all’evoluzione raggiunta nelle tecniche costruttive, trovano sempre più largo impiego per la loro affidabilità e per il minor impatto ambientale rispetto ai trasformatori in olio, in quanto riducono i rischi d’incendio e di spargimento di sostanze inquinanti nell’ambiente. Gli avvolgimenti di media tensione, realizzati con bobine in fili o, ancora meglio, in nastri di alluminio isolati tra di loro, sono posti in uno stampo, nel quale viene effettuata la colata della resina epossidica sottovuoto, per impedire inclusioni di gas negli isolanti. Gli avvolgimenti risultano così inglobati in un involucro cilindrico, impermeabile, meccanicamente robusto, a superficie liscia, che evita sia il deposito di polveri che l’azione di agenti inquinanti. Gli avvolgimenti di bassa tensione sono generalmente realizzati in un foglio unico di alluminio, alto quanto la bobina, isolati mediante opportuno materiale e trattamento termico. Trasformatore in resina Trasformatori MT/BT Trasformatori in liquido isolante I trasformatori in olio hanno gli avvolgimenti inseriti all’interno di un involucro riempito generalmente di olio minerale, che ha la doppia funzione di garantire un adeguato isolamento tra gli avvolgimenti e le masse e di disperdere il calore generato dal normale funzionamento del trasformatore stesso. L’olio aumenta di volume con il crescere della temperatura ambiente o del carico del trasformatore stesso. Per compensare queste variazioni di volume alcuni trasformatori sono dotati di un “vaso di espansione”, situato nella parte superiore che serve appunto a compensare le variazioni di volume del liquido isolante. Questo serbatoio, definito “conservatore”, comunica con l’esterno mediante filtri che hanno la funzione di eliminare l’umidità che, accumulandosi, potrebbe provocare dei cedimenti delle proprietà dielettriche dell’olio con conseguenti problemi al trasformatore stesso. La rigidità dielettrica del liquido isolante può essere seriamente compromessa dall’inefficacia del sistema di filtraggio. Per questo motivo i filtri devono essere verificati periodicamente ed eventualmente sostituiti. Altre tipologie di trasformatori in olio invece non prevedono il conservatore ed il liquido è contenuto nell’involucro a tenuta stagna, dove sono collocati gli avvolgimenti. In questi tipi di trasformatori le variazioni di volume vengono compensate da un polmone di aria secca e azoto che funge da regolatore di volume. Il problema di questi trasformatori è che con il tempo non è possibile garantire la tenuta di questo polmone di aria e azoto. Per i trasformatori contenenti una quantità d’olio superiore a 500 kg, è necessario prevedere, nel luogo di installazione, un’apposita fossa per la raccolta dell’olio eventualmente fuoriuscito. Trasformatore in olio in olio senza cassone (immagine tratta da wikipedia) Trasformatore Trasformatori MT/BT Caratteristiche costruttive degli avvolgimenti Il nucleo magnetico del trasformatore consiste in un pacco di lamierini di acciaio al silicio che presenta normalmente due forme costruttive fra loro alternative: con nucleo a colonne e con nucleo a mantello. Nel tipo con nucleo a colonne ciascun avvolgimento è costituito da due bobine in serie, ciascuna avvolta su di una colonna del trasformatore. Nel tipo con nucleo a mantello, entrambi gli avvolgimenti sono avvolti sulla colonna centrale del nucleo. La configurazione a mantello minimizza il flusso disperso, quella a colonne minimizza la quantità di lamierini utilizzati. Gli avvolgimenti in MT possono essere realizzati a nastro o in filo. La realizzazione degli avvolgimenti in nastro sollecita in misura minore l’isolante posto tra le spire. Negli avvolgimenti tradizionali, realizzati con un conduttore a sezione circolare, ciascuno strato dell’avvolgimento è costituito da un numero n di spire affiancate. Negli avvolgimenti realizzati con conduttori a nastro, ciascuno strato è costituito da una sola spira. L’avvolgimento in BT, realizzato a mezzo di apposite avvolgitrici, è composto da un nastro di alluminio unico, di altezza meccanica pari all’altezza elettrica dell’avvolgimento di MT, con integrato un foglio di materiale isolante. L’avvolgimento siffatto garantisce all’avvolgimento stesso una compattezza tale da formare un unico cilindro resistente ad eventuali sforzi assiali e radiali, conseguenti a fenomeni di corto circuito. Nei trasformatori in resina, tale avvolgimento è poi impregnato con resina epossidica. Realizzazione di un avvolgimento BT Trasformatori MT/BT Raffreddamento dei trasformatori In base al modo di raffreddamento i trasformatori vengono identificati tramite una sigla composta da 4 lettere. La prima e la seconda indicano la natura e il tipo di circolazione del refrigerante in contatto con gli avvolgimenti mentre la terza e la quarta indicano la natura e il tipo di circolazione del refrigerante esterno all’involucro. Nella tabella sottostante sono riportate le sigle previste dalle Norme CEI 76-2 per il raffreddamento dei trasformatori mediante codice a 4 lettere. Tabella modi di raffreddamento trasformatori MT/BT La ventilazione forzata avviene solitamente mediante ventilatori assiali montati direttamente a bordo del trasformatore. Esempio di raffreddamento forzato su trasformatori MT/BT Trasformatori MT/BT Gruppo di inserzione dei trasformatori Come già visto su tipologie di trasformatori di potenza MT/BT, gli avvolgimenti interni di un trasformatore possono essere collegati a stella, a triangolo oppure a zig-zag. A seconda della modalità di connessione il sistema di tensioni indotte sul lato bassa tensione risulta sfasato rispetto alla tensione sul lato media tensione con angoli multipli di 30°. La modalità di connessione degli avvolgimenti viene identificata mediante 3 lettere (maiuscole per il primario e minuscole per il secondario): Y – collegamento a stella D – collegamento a triangolo Z – collegamento a zig-zag Associati a queste lettere vengono identificati dei numeri che rappresentano lo sfasamento, con cui i trasformatori sono ripartiti in 4 gruppi: Gruppo 0 – sfasamento 0° Gruppo 11 – sfasamento 330° Gruppo 6 – sfasamento 180° Gruppo 5 – sfasamento 150° La scelta del gruppo di inserzione di un trasformatore è uno dei fattori importanti per determinare il regime di funzionamento in funzione del carico. La condizione ideale si ha quando il carico è equilibrato su tutte le fasi, tuttavia questa condizione è spesso impossibile da ottenere. Per questo motivo è importante conoscere lo sfasamento tra le fasi del primario e del secondario. Nella tabella di seguito sono riportati gli schemi di inserzione tipici. Gruppi di inserzione dei trasformatori MT/BT I trasformatori più idonei a sopportare un carico squilibrato fase-neutro senza che le altre fasi ne risultino influenzate (e quindi quelli maggiormente utilizzati nelle applicazioni standard di distribuzione dell’energia), sono quelli Dyn 11. Nel caso particolare in cui, oltre alla compensazione dello squilibrio dei carichi sulle fasi, si debba limitare l’effetto delle terze armoniche, si può ricorrere a trasformatori con collegamento stella-zig zag. Trasformatori MT/BT Grandezze nominali Le grandezze nominali fondamentali che definiscono un trasformatore MT/BT sono: ● tensioni ● potenza e correnti ● tensione e corrente di cortocircuito Tensioni nominali Nei trasformatori MT/BT la tensione nominale primaria corrisponde alla tensione nominale della rete media tensione su cui il trasformatore verrà inserito. La tensione nominale a secondario si differenzia invece in tensione a vuoto (misurata ai morsetti del trasformatore in assenza di carico) e tensione a carico (misurata ai morsetti del trasformatore quando eroga la corrente nominale). Solitamente, comunque, per tensione a secondario si intende quella a vuoto. Poichè la tensione effettiva delle reti MT può scostarsi dal valore nominale, nei trasformatori viene prevista la possibilità di inserire o disinserire parti degli avvolgimenti a primario per adeguare la macchina alla tensione di rete. A tal fine i primari dei trasformatori in olio sono equipaggiati di commutatori per modificare la tensione nominale, mentre nei trasformatori in resina sono dotati di prese commutabili con la stessa funzione. I gradini di regolazione nei trasformatori in olio vanno solitamente consentono una variazione del ÷2×5%, mentre in quelli in resisna del ÷2×2,5%. Si ricorda che la regolazione va sempre effettuata in condizioni di sicurezza, cioè con il trasformatore fuori tensione. Potenza e correnti nominali La potenza nominale An che il trasformatore è in grado di erogare in modo continuativo viene espressa in kVA. Le potenze nominali standard dei tasformatori MT/BT sono 100kVA, 160kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA; esistono comunque, a seconda del costruttore, anche taglie intermedie come il 500kVA. La corrente nominale In si può esprimere sia a primario che a secondario. Entrambe sono legate alla potenza nominale (espressa in kVA) ed alla tensione nominale (a primario o a secondario rispettivamente) secondo la classica formula dell’elettrotecnica In = An / (√3 * Vn) La corrente nominale a secondario è legata a quella a primario secondo le equazioni già viste. Tensione e corrente di cortocircuito La tensione di cortocircuito (ucc) è la tensione da applicare a primario affinchè circoli nel secondario una corrente pari alla nominale. La tensione di un cortocircuito viene espressa come percentuale della tensione nominale. Molto diffusi sono i valori di ucc% pari al 6% (4% per potenze inferiori a 400 kVA). Al variare della tensione di cortocircuito cambia chiaramente la corrente di cortocircuito che il trasformatore è in grado di erogare. I due parametri sono fra loro legati dalla seguente equazione Icc = In*(100/ucc%) Dove Icc = corrente di cortocircuito trifase al secondario In = corrente nominale a secondario ucc% = tensione di cortocircuito percentuale Pertanto, ad esempio, un trasformatore 630 kVA, ucc%=6 avrà una corrente nominale secondaria pari a 910A e sarà in grado di erogare una corrente di cortocircuito pari a 910A*(100/6)=15,2kA. Per limitare le correnti di cortocircuito si possono utilizzare trasformatori con ucc% pari a 8%. Si ricorda infatti che un’eccessiva corrente di cortocircuito sul lato bassa tensione in caso di guasto su tale sezione, può determinare l’intervento della protezione di massima corrente in testa alla linea MT di distribuzione. Pertanto, secondo la norma CEI 0-16, il Distributore, all’atto della richiesta di connessione, deve comunicare il limite alla potenza massima installata sulla stessa sbarra BT riferita alle tensioni di cortocircuito tipiche (6% per trasformatori con potenza nominale maggiore di 630 kVA), che l’Utente può installare nel proprio impianto. Tale limite alla potenza massima non deve essere generalmente inferiore a 2000 kVA per le reti a 20 kV e 1600 kVA per le reti a 15 kV. L’Utente non deve installare sezioni di trasformazione eccedenti tale potenza massima; è fatto salvo il caso di taglie maggiori purchè, per effetto delle impedenze interposte tra il punto di connessione e il lato BT dei trasformatori la corrente di guasto calcolata ai morsetti BT del trasformatore sia limitata a un valore equivalente a quello ottenuto considerando il solo effetto di limitazione dovuto ai trasformatori di taglia limite precedentemente indicate. Trasformatori MT/BT Protezione dei trasformatori Il trasformatore è una macchina elettrica che deve essere protetta sia contro il sovraccarico che contro il cortocircuito. Solitamente sul primario del trasformatore occorre prevedere la protezione contro il cortocircuito del primario, del secondario e della linea fino all’interruttore di macchina sul lato bassa tensione. La protezione contro il sovraccarico è invece normalmente affidata all’interruttore di macchina lato BT e deve essere coordinata con le protezioni lato MT. E’ inoltre particolarmente importante monitorare la temperatura del trasformatore al fine di impedire che raggiunga valori troppo alti che possono provocare danni irreparabili. Protezione contro il sovraccarico Il sovraccarico è il fenomeno che si verifica quando il valore di corrente assorbito dall’impianto è più alto di quello nominale. Il perdurare di una situazione di sovraccarico porta inevitabilmente al superamento dei limiti di sovratemperatura accettabili, previsti per il trasformatore, con il rischio conseguente del cedimento degli isolanti. Eccezionalmente, in certe condizioni di servizio anomale, può essere accettabile superare le soglie di sovraccarico e sovratemperatura, a discapito dell’aspettativa di vita del trasformatore. Questa situazione talvolta è preferibile ad una interruzione del servizio (dovuta a un momentaneo picco di energia) che potrebbe provocare danni materiali ed economici piuttosto elevati. Nella maggior parte dei casi i sovraccarichi sono di origine transitoria e quindi non hanno generalmente effetto sull’equilibrio termico. Il livello di sovraccarico “accettabile” è funzione delle necessità di continuità di servizio dell’utente o della natura dell’impianto stesso. Per i trasformatori a liquido isolante la circolazione dell’olio di raffreddamento e la forma del cassone di contenimento dei radiatori consentono il rapido ripristino dell’isolamento e la riduzione di innesco delle scariche parziali, consentendo inoltre il raggiungimento in tempi rapidi della temperatura di esercizio del trasformatore stesso. Per i trasformatori in resina invece, l’elemento di raffreddamento è l’aria e quindi la temperatura di regime viene raggiunta in tempi più lunghi. In queste condizioni i trasformatori in resina sono più sovraccaricabili e ciò ne consente l’utilizzo in impianti con carichi in cui sono frequenti spunti di corrente. Tutto ciò è valido purchè le sovratemperature sugli avvolgimenti non permangano per valori superiori a quelli ammissibili in tempi troppo lunghi. A parziale soluzione del problema si può tuttavia ricorrere a ventilatori radiali da applicare ai trasformatori in resina che consentono il sovraccarico del trasformatore fino al 150% della potenza nominale. La protezione dal sovraccarico può essere prevista sia sul lato di Media Tensione che sul lato Bassa Tensione, a seconda della potenza del trasformatore. Con trasformatori di bassa potenza è opportuno posizionare la protezione sul lato in Bassa Tensione, mentre nel caso di trasformatori con potenze elevate è consigliabile prevedere la protezione sul lato di Media Tensione. La protezione contro i sovraccarichi sul lato MT si realizza impiegando interruttori MT associati a protezioni di massima corrente a tempo costante o a tempo indipendente. Questi interruttori garantiscono anche la protezione contro le alte correnti di guasto. La protezione sul lato BT si realizza invece impiegando interruttori in Bassa Tensione installati nel quadro di distribuzione generale. Questi interruttori hanno una curva a tempo inverso che protegge il trasformatore. Per la corretta protezione del trasformatore l’interruttore è regolato in funzione della corrente nominale del trasformatore a monte. Protezione contro il cortocircuito Un guasto sul lato di bassa tensione vicino ai terminali del trasformatore ha come effetti una sollecitazione termica ed una sollecitazione meccanica sul trasformatore stesso che sono funzione dei valori e della durata del guasto. I trasformatori sono progettati per resistere ai cortocircuiti tra i loro terminali nella situazione più critica che corrisponde ad avere una sorgente di guasto infinita e cortocircuito franco. E’ bene ricordare tuttavia che i guasti ripetuti possono avere effetti cumulativi che possono contribuire al rapido invecchiamento degli isolanti. Per ovviare a questo problema è quindi necessario prevedere dei dispositivi di protezione (fusibili o interruttori automatici) in grado di limitare questi effetti e ridurre i rischi di danneggiamento per effetti termici del trasformatore. Per una protezione efficace è quindi necessario prevedere le adeguate protezioni sia sul lato Bassa Tensione, che su quello di Media Tensione (tenendo conto degli eventuali coordinamenti selettivi necessari). Protezione contro le sovratemperature Una sovratemperatura è il vero elemento da tenere sotto controllo, in quanto i suoi effetti possono portare al rapido deterioramento degli isolanti ed al cedimento del dielettrico del trasformatore. Il controllo quindi della temperatura è un fattore determinante per la protezione stessa del trasformatore. Per il controllo quindi della temperatura, i trasformatori in resina vengono generalmente equipaggiati con termoresistori, collegati a loro volta ad unità di gestione e controllo, che segnalano o sganciano direttamente il trasformatore al superamento delle soglie definite. Per i trasformatori in olio invece la misurazione in temperatura viene gestita utilizzando dei termostati. Il liquido dielettrico funziona come un fluido refrigerante per gli avvolgimenti e tende a livellare la temperatura interna del trasformatore. L’utilizzo di un termostato come dispositivo di misura consente di gestire più soglie di intervento, utilizzabili ad esempio per l’attivazione di trasferimento del carico oppure per il raffreddamento forzato del trasformatore. Trasformatori MT/BT Corrente di inserzione Un trasformatore MT/BT assorbe, al momento dell’inserzione, una corrente magnetizzante di breve durata, ma elevata intensità (da 8 a 10 volte la corrente nominale). La corrente di inserzione di un trasformatore deve essere nota per poter determinare le opportune tarature sui dispositivi di protezione associati. Quando una linea in media tensione è messa in tensione, tutte le correnti di inserzione dei trasformatori collegati a quella linea si sommano. E’ per questo motivo la norma CEI 0-16 impone, per ciascun utente alimentato in MT, un limite di potenza di trasformazione contemporaneamente inseribile. Detti limiti valgono: ● 3 trasformatori di potenza unitaria 1600 kVA a 15 kV; ● 3 trasformatori di potenza unitaria 2000 kVA a 20 kV. Qualora l’utente dovesse impegnare potenze superiori ai suddetti valori, dovrà temporizzare l’inserzione dei trasformatori che eccedono i limiti prescritti dalla CEI 0-16 mediante opportuni automatismi. Trasformatori MT/BT Parallelo dei trasformatori Il funzionamento in parallelo di due trasformatori consente di: ● impiegare più trasformatori di potenza inferiore rispetto a quella corrispondente al carico totale, nel caso in cui non convenga installare un solo trasformatore ● potenziare l’impianto di trasformazione preesistente, aggiungendo un nuovo trasformatore ● realizzare una trasformazione a rendimento elevato, perché è possibile ridurre il numero di trasformatori in funzionamento quando il carico si riduce di potenza e viceversa. Quando il carico si riduce notevolmente, si manterrà in funzione un solo trasformatore (quello con minori perdite) ● considerare uno dei due trasformatori in parallelo come riserva, per realizzare la continuità di esercizio nel caso di guasto di un trasformatore Tuttavia il funzionamento in parallelo di più trasformatori è possibile solo a patto che: ● siano costruiti con la stessa tensione primaria ● abbiano lo stesso rapporto di trasformazione ● appartengano allo stesso gruppo ● abbiano la stessa tensione di cortocircuito portuale (ucc%) ● abbiano lo stesso fattore di potenza in corto circuito ● sia rispettata la polarità dei morsetti primari e secondari L’esperienza ha inoltre evidenziato che, quando si realizza un parallelo di trasformatori, è bene che le taglie dei trasformatori stessi siano contigue (ad esempio 400 kVA e 630 kVA oppure 1000 kVA e 1250 kVA) o meglio ancora uguali. Per quanto riguarda la corrente di cortocircuito di più trasformatori in parallelo, questa può essere determinata come somma delle singole correnti di cortocircuito di ciascun trasformatore. Valgono le considerazioni già riportate in merito alla massima potenza installabile sulla singola barra BT. Infine, quando due o più trasformatori sono collegati in parallelo, è bene realizzare una configurazione logica definita “trascinamento”. Questa logica implica che a seguito dell’apertura dell’interruttore MT a monte del trasformatore avvenga anche l’apertura dell’interruttore BT a valle del trasformatore. In questo modo si evitano eventuali tensioni di ritorno dagli altri trasformatori collegati in parallelo al trasformatore disalimentato dal lato MT. Possibili criticità di trasformatori in parallelo in assenza di trascinamento Trasformatori MT/BT Caratteristiche ambientali, climatiche e di resistenza al fuoco dei trasformatori in resina La norma identifica con un codice alfanumerico le classi ambientali, climatiche e di comportamento al fuoco dei trasformatori a secco. In particolare: ● classe ambientale (E0 – E1 – E2 ) ● classe climatica (C1 – C2) ● classe di comportamento al fuoco (F0 – F1) La classe E si riferisce all’inquinamento ambientale con le seguenti specifiche: ● classe E0: nessuna condensa sul trasformatore, inquinamento trascurabile, installazione in ambiente pulito e asciutto ● classe E1: condensa occasionale e modesto inquinamento ● classe E2: il trasformatore è soggetto a condensa consistente, a inquinamento intenso, o ad entrambi i fenomeni La classe C si riferisce alle prove climatiche. In particolare: ● classe C1: il trasformatore non è atto a funzionare a temperature inferiori a -5°C, ma può essere esposto a -25°C durante il trasporto e il magazzinaggio ● classe C2: il trasformatore può funzionare, essere trasportato ed immagazzinato fino a -25°C La classe F si riferisce alla resistenza al fuoco secondo la seguente classificazione: ● classe F0: non è previsto il rischio d’incendio e non sono prese misure per limitare l’infiammabilità ● classe F1: il trasformatore è soggetto a rischio d’incendio ed è richiesta un’infiammabilità ridotta. Il fuoco sul trasformatore deve estinguersi entro limiti prestabiliti Un trasformatore in resina deve essere identificato con tutte e tre le classi. All’interno solitamente si utilizzano trasformatori E1/C1/F1 e all’esterno trasformatori E2/C2/F1. L’esperienza ha comunque dimostrato che per posa all’esterno è sempre bene ricorrere a trasformatori in olio (ovviamente solo se idoneamente costruiti per questa modalità di installazione). Trasformatori MT/BT Protezione contro i contatti diretti Il trasformatore deve essere installato in modo da impedire contatti accidentali con i terminali e le superfici isolanti degli avvolgimenti. In un’area elettrica chiusa il trasformatore va installato dietro barriere rigide di altezza superiore a 2 metri. Normativamente le barriere di protezione possono presentare le seguenti caratteristiche alternative: ● grado di protezione almeno IP1XB e distanza dai terminali MT e dalle superfici isolanti del trasformatore maggiore o uguale alla distanza di guardia (200mm a 15kV e 280mm a 20kV) ● grado di protezione almeno IP3X e distanza dai terminali MT e dalle superfici isolanti del trasformatore maggiore o uguale alla distanza di isolamento fase-terra (160mm a 15kV e 220mm a 20kV) All’atto pratico le distanze indicate dalla norma non possono garantire un’agevole manutenzione ordinaria del trasformatore: è pertanto consigliabile lasciare libero su ogni lato uno spazio di circa 50 cm. Trasformatore dietro grigliato In alternativa alla barriera di protezione, si può ricorrere a box di contenimento con grado di protezione almeno IP2X. Box IP2X per contenimento trasformatori Al di fuori delle cabine elettriche, il trasformatore deve essere protetto mediante un involucro con grado di protezione non inferiore a IP23D (protezione contro la pioggia e contro il contatto con parti in tensione di un filo lungo 100 mm e con diametro 1 mm). Trasformatori MT/BT Ventilazione del locale trasformatore Un trasformatore, durante il suo servizio produce del calore dovuto alle perdite. Questo calore deve essere dissipato dal locale dove il trasformatore è installato. Per fare ciò è necessario verificare se nel locale sia presente un’adeguata ventilazione naturale, ed altrimenti provvedere a realizzare una ventilazione forzata. La potenza dissipata dal trasformatore è un dato caratteristico del trasformatore stesso e può essere desunto dai cataloghi dei costruttori. Ventilazione naturale Con la ventilazione naturale il ricambio dell’aria avviene attraverso l’effetto camino. L’aria calda del locale fuoriesce da un’apertura posta verso la sommità del locale stesso e viene rimpiazzata da aria più fresca che entra da un’apertura posta verso la parte bassa del locale. La ventilazione del locale sarà pertanto determinata da 2 fattori: ● ampiezza delle aperture di ventilazione (più sono grandi più aria entra) ● interasse “h” fra le due aperture (maggiore interasse implica maggior effetto camino) Ventilazione naturale del locale trasformatore La formula indicata è valida considerando una temperatura interna di 40°C ed una esterna di 30°C; qualora la differenza termica fra esterno e interno fosse molto diversa da 10°C sarebbe necessario svolgere ulteriori considerazioni che esulano dalla presente guida. La superficie netta delle aperture di ventilazione dovrà essere pari a: A = (0,238 * Pdiss) / (√h) Dove: A = superficie netta apertura, in m2 Pdiss = potenza da dissipare, in kW √h = radice quadrata del valore di interasse (h) fra le aperture, in m Si è evidenziato più volte il concetto di superficie netta. Questo perchè dalla superficie dell’apertura nella parete è necessario sottrarre la superficie delle griglie di protezione (nel caso di griglie in vetroresina si può stimare che la superficie occupata dalle griglie sia pari al 10% della superficie totale). Ovviamente la superficie netta indicata può essere raggiunta realizzando più aperture la cui somma restituisce il valore complessivo richiesto. Trasformatori MT/BT Ventilazione forzata del locale trasformatore Con la ventilazione forzata il ricambio d’aria avviene tramite un ventilatore che aspira l’aria calda da dentro il locale e la espelle verso l’esterno. Per il reintegro dell’aria espulsa sono sempre necessarie griglie di ventilazione per la ripresa. E’ fondamentale anche in questo caso che il flusso d’aria investa il trasformatore: una griglia di ripresa sulla stessa parete della ventola di estrazione sarebbe quasi del tutto inutile (per ovviare al problema è sufficiente canalizzare l’aria sulla parete opposta a quella di espulsione dell’aria). Ventilazione forzata del locale trasformatore La portata che deve presentare l’estrattore in base alla potenza termica da dissipare è riportata nella formula seguente: Q = 343 * Pdiss Dove: Q = portata del ventilatore, in m3/h Pdiss = potenza da dissipare, in kW Una volta determinata la portata di cui si necessita bisogna dimensionare le aperture per la ripresa dell’aria. Questa può essere determinata considerando una velocità massima dell’aria in ingresso pari a 3 m/s se nel locale non sono presenti operatori o pari a 1 m/s se è invece prevista la presenza di operatori. Pertanto A = Q / (3600 * v) Dove: A = superficie griglia di ripresa, in in m2 Q = portata del ventilatore, in m3/h v = velocità aria in ingresso, in m/s Anche in questo caso si fa sempre riferimento a superficie netta. Pertanto dalla superficie dell’apertura nella parete è necessario sottrarre la superficie delle griglie di protezione come già indicato per la ventilazione naturale (nel caso di griglie in vetroresina si può stimare che la superficie occupata dalle griglie sia pari al 10% della superficie totale).
