Nel mondo dei trasformatori, i termini "alimentazione ad anello" e "alimentazione radiale" sono più comunemente associati alla disposizione delle boccole ad alta tensione per i trasformatori padmount compartimentati. Questi termini, tuttavia, non hanno avuto origine con i trasformatori. Derivano dal concetto più ampio di distribuzione dell'energia nei sistemi (o circuiti) elettrici. Un trasformatore è chiamato trasformatore di alimentazione ad anello perché la sua configurazione di passanti è adattata a un sistema di distribuzione ad anello. Lo stesso vale per i trasformatori che classifichiamo come ad alimentazione radiale: la loro disposizione delle boccole è generalmente adatta ai sistemi radiali.
Dei due tipi di trasformatori, la versione con alimentazione ad anello è la più adattabile. Un'unità di alimentazione ad anello può ospitare sia configurazioni di sistemi radiali che ad anello, mentre i trasformatori di alimentazione radiale compaiono quasi sempre nei sistemi radiali.
Sistemi di distribuzione dell'alimentazione radiale e ad anello
Sia i sistemi radiali che quelli ad anello mirano a realizzare la stessa cosa: inviare energia di media tensione da una fonte comune (solitamente una sottostazione) a uno o più trasformatori step-down che servono un carico.
L'avanzamento radiale è il più semplice dei due. Immagina un cerchio con diverse linee (o radianti) che procedono da un punto centrale, come mostrato nella Figura 1. Questo punto centrale rappresenta la fonte di energia e i quadrati all'estremità di ciascuna linea rappresentano i trasformatori step-down. In questa configurazione, ciascun trasformatore viene alimentato dallo stesso punto del sistema e, se la fonte di alimentazione viene interrotta per manutenzione o se si verifica un guasto, l'intero sistema si spegne finché il problema non viene risolto.
Figura 1: Lo schema sopra mostra i trasformatori collegati in un sistema di distribuzione radiale. Il punto centrale rappresenta la fonte di energia elettrica. Ogni quadrato rappresenta un singolo trasformatore alimentato dallo stesso unico alimentatore.
Figura 2: In un sistema di distribuzione con alimentazione ad anello, i trasformatori possono essere alimentati da più fonti. Se si verifica un guasto del cavo di alimentazione sopravvento alla Sorgente A, il sistema può essere alimentato dai cavi di alimentazione collegati alla Sorgente B senza perdite significative di servizio.
In un sistema ad anello, l'alimentazione può essere fornita da due o più fonti. Invece di alimentare i trasformatori da un punto centrale come nella Figura 1, il sistema ad anello mostrato nella Figura 2 offre due posizioni separate da cui può essere fornita l'alimentazione. Se una fonte di alimentazione va offline, l'altra può continuare a fornire energia al sistema. Questa ridondanza garantisce la continuità del servizio e rende il sistema ad anello la scelta preferita per molti utenti finali, come ospedali, campus universitari, aeroporti e grandi complessi industriali. La Figura 3 offre una vista ravvicinata di due trasformatori rappresentati nel sistema ad anello della Figura 2.
Figura 3: Il disegno sopra mostra due trasformatori configurati con alimentazione ad anello collegati insieme in un sistema ad anello con la possibilità di essere alimentati da uno dei due alimentatori.
La distinzione tra sistemi radiali e ad anello può essere riassunta come segue:
Se un trasformatore riceve energia da un solo punto del circuito, il sistema è radiale.
Se un trasformatore è in grado di ricevere energia da due o più punti in un circuito, il sistema è ad anello.
Un attento esame dei trasformatori in un circuito potrebbe non indicare chiaramente se il sistema è radiale o ad anello; come sottolineato all'inizio, sia i trasformatori con alimentazione ad anello che quelli con alimentazione radiale possono essere configurati per funzionare in entrambe le configurazioni circuitali (anche se, ancora una volta, è raro vedere un trasformatore con alimentazione radiale in un sistema ad anello). Un progetto elettrico e una linea singola sono il modo migliore per determinare il layout e la configurazione di un sistema. Detto questo, osservando più da vicino la configurazione della boccola primaria dei trasformatori di alimentazione radiale e ad anello, è spesso possibile trarre una conclusione ben informata sul sistema.
Configurazioni di boccole di alimentazione radiale e ad anello
Nei trasformatori padmount, la distinzione principale tra alimentazione radiale e ad anello risiede nella configurazione del passante primario/alta tensione (il lato sinistro dell'armadio del trasformatore). In un primario con alimentazione radiale, è presente una boccola per ciascuno dei tre conduttori di fase in ingresso, come mostrato nella Figura 4. Questa disposizione si trova spesso quando è necessario un solo trasformatore per alimentare un intero sito o struttura. Come vedremo più avanti, i trasformatori con alimentazione radiale vengono spesso utilizzati per l'ultima unità di una serie di trasformatori collegati tra loro con primari di alimentazione ad anello (vedere Figura 6).
Figura 4:Le configurazioni di alimentazione radiale sono progettate per un'alimentazione primaria in entrata.
Le primarie dell'alimentazione ad anello hanno sei boccole invece di tre. La disposizione più comune è nota come V Loop con due serie di tre boccole sfalsate (vedere Figura 5): tre boccole a sinistra (H1A, H2A, H3A) e tre a destra (H1B, H2B, H3B), come delineato nella norma IEEE C57.12.34.
Figura 5: Una configurazione di alimentazione ad anello offre la possibilità di avere due alimentazioni primarie.
L'applicazione più comune per un primario a sei boccole è collegare insieme diversi trasformatori di alimentazione ad anello. In questa configurazione, l'alimentazione in entrata viene portata nel primo trasformatore della scaletta. Un secondo set di cavi va dalle boccole del lato B della prima unità alle boccole del lato A del trasformatore successivo della serie. Questo metodo di collegamento a margherita di due o più trasformatori in fila viene anche definito “loop” di trasformatori (o “collegamento di trasformatori in loop insieme”). È importante fare la distinzione tra un "anello" (o collegamento a margherita) di trasformatori e un'alimentazione ad anello in relazione ai passanti del trasformatore e ai sistemi di distribuzione elettrica. La Figura 6 illustra un esempio perfetto di un circuito di trasformatori installati in un sistema radiale. Se l'alimentazione viene interrotta alla fonte, tutti e tre i trasformatori saranno offline fino al ripristino dell'alimentazione. Nota, un esame attento dell'unità di alimentazione radiale all'estrema destra indicherebbe un sistema radiale, ma questo non sarebbe così chiaro se guardassimo solo le altre due unità.
Figura 6: Questo gruppo di trasformatori è alimentato da un'unica fonte a partire dal primo trasformatore della serie. L'alimentazione primaria viene trasmessa attraverso ciascun trasformatore della linea fino all'unità finale dove viene terminata.
È possibile aggiungere fusibili interni a baionetta sul lato primario a ciascun trasformatore, come mostrato nella Figura 7. I fusibili primari aggiungono un ulteriore livello di protezione per l'impianto elettrico, soprattutto quando diversi trasformatori collegati insieme sono dotati di fusibili individuali.
Figura 7:Ogni trasformatore è dotato di una propria protezione interna da sovracorrente.
Se si verifica un guasto sul lato secondario su un'unità (Figura 8), il fusibile primario interromperà il flusso di sovracorrente sul trasformatore guasto prima che possa raggiungere il resto delle unità e la corrente normale continuerà a fluire oltre l'unità guasta fino a raggiungere il resto delle unità. i rimanenti trasformatori del circuito. Ciò riduce al minimo i tempi di inattività e affida il guasto a una singola unità quando più unità sono collegate insieme in un circuito derivato. Questa configurazione con protezione interna da sovracorrente può essere utilizzata in sistemi radiali o ad anello: in entrambi i casi, il fusibile di espulsione isolerà l'unità guasta e il carico che serve.
Figura 8: In caso di guasto sul lato carico su un'unità in una serie di trasformatori, il fusibile sul lato primario isolerà l'unità guasta dagli altri trasformatori nel circuito, prevenendo ulteriori danni e consentendo il funzionamento ininterrotto del resto del sistema.
Un'altra applicazione della configurazione della boccola di alimentazione ad anello è quella di collegare due sorgenti di alimentazione separate (Alimentazione A e Alimentazione B) a una singola unità. Questo è simile allo scenario precedente nella Figura 2 e nella Figura 3, ma con una singola unità. Per questa applicazione nel trasformatore sono installati uno o più selettori rotativi in bagno d'olio che consentono all'unità di alternare le due alimentazioni secondo necessità. Alcune configurazioni consentiranno il passaggio da un'alimentazione all'altra senza alcuna perdita momentanea di potenza al carico servito: un vantaggio cruciale per gli utenti finali che apprezzano la continuità del servizio elettrico.
Figura 9: Lo schema sopra mostra un trasformatore di alimentazione ad anello in un sistema ad anello con la possibilità di essere alimentato da uno dei due alimentatori.
Ecco un altro esempio di trasformatore di alimentazione ad anello installato in un sistema radiale. In questa situazione, l'armadio primario ha un solo set di conduttori fissati sulle boccole del lato A, mentre il secondo set di boccole del lato B termina con cappucci isolati o scaricatori a gomito. Questa disposizione è ideale per qualsiasi applicazione con alimentazione radiale in cui è richiesto un solo trasformatore in un'installazione. L'installazione di dispositivi di protezione da sovratensione sugli isolatori del lato B è anche la configurazione standard per l'ultimo trasformatore di una catena o di una serie di unità di alimentazione ad anello (convenzionalmente, la protezione da sovratensione viene installata sull'ultima unità).
Figura 10: Ecco un esempio di un primario di alimentazione ad anello con sei boccole in cui le seconde tre boccole del lato B terminano con arresti a gomito anteriori morti. Questa configurazione funziona da sola per un singolo trasformatore e viene utilizzata anche per l'ultimo trasformatore di una serie di unità collegate.
È anche possibile replicare questa configurazione con un primario di alimentazione radiale a tre boccole utilizzando inserti passanti (o feedthru) girevoli. Ciascun inserto passante offre la possibilità di installare una terminazione del cavo e uno scaricatore a gomito anteriore morto per fase. Questa configurazione con inserti passanti rende possibile anche l'atterraggio di un altro set di cavi per applicazioni di sistemi ad anello, oppure è possibile utilizzare tre connessioni aggiuntive per alimentare un altro trasformatore in una serie (o anello) di unità. La configurazione passante con trasformatori radiali non consente la possibilità di scegliere tra un set separato di boccole lato A e lato B con interruttori interni al trasformatore, il che la rende una scelta indesiderabile per i sistemi loop. Tale unità potrebbe essere utilizzata per una soluzione temporanea (o a noleggio) quando un trasformatore di alimentazione ad anello non è facilmente disponibile, ma non è una soluzione permanente ideale.
Figura 11: Gli inserti passanti girevoli possono essere utilizzati per aggiungere scaricatori o un altro set di cavi in uscita a una configurazione di boccola di alimentazione radiale.
Come menzionato all'inizio, i trasformatori di alimentazione ad anello sono ampiamente utilizzati nei sistemi radiali poiché possono essere facilmente attrezzati per il funzionamento autonomo come mostrato sopra nella Figura 10, ma sono quasi sempre la scelta esclusiva per i sistemi ad anello grazie alla loro struttura a sei boccole. disposizione. Con l'installazione del selettore a bagno d'olio, è possibile controllare più sorgenti di alimentazione dall'armadio primario dell'unità.
Il principio con i selettori prevede l'interruzione del flusso di corrente sulle bobine del trasformatore proprio come un semplice interruttore on/off con la capacità aggiuntiva di reindirizzare il flusso di corrente tra le boccole del lato A e del lato B. La configurazione del selettore più semplice da comprendere è l'opzione con tre interruttori a due posizioni. Come mostra la Figura 12, un interruttore on/off controlla il trasformatore stesso e i due interruttori aggiuntivi controllano individualmente le alimentazioni del lato A e del lato B. Questa configurazione è perfetta per le configurazioni di sistemi in loop (come nella Figura 9 sopra) che richiedono la selezione tra due sorgenti separate in un dato momento. Funziona bene anche per i sistemi radiali con più unità collegate a margherita insieme.
Figura 12:Un esempio di trasformatore con tre interruttori individuali a due posizioni sul lato primario. Questo tipo di commutazione del selettore può essere impiegato anche con un singolo interruttore a quattro posizioni, tuttavia, l'opzione a quattro posizioni non è così versatile, poiché non consente l'accensione/spegnimento del trasformatore stesso indipendentemente dal lato A e Feed del lato B.
La Figura 13 mostra tre trasformatori, ciascuno con tre interruttori a due posizioni. La prima unità a sinistra ha tutti e tre gli interruttori in posizione chiusa (accesa). Il trasformatore al centro ha gli interruttori del lato A e del lato B in posizione chiusa, mentre l'interruttore che controlla la bobina del trasformatore è in posizione aperta (spenta). In questo scenario, l'alimentazione viene fornita al carico servito dal primo e dall'ultimo trasformatore del gruppo, ma non all'unità centrale. I singoli interruttori on/off del lato A e del lato B consentono di trasferire il flusso di corrente all'unità successiva nella scaletta quando l'interruttore on/off per la bobina del trasformatore è aperto.
Figura 13: Utilizzando più selettori su ciascun trasformatore, l'unità al centro può essere isolata senza perdita di alimentazione alle unità adiacenti.
Esistono altre possibili configurazioni degli interruttori, come un interruttore a quattro posizioni, che in un certo senso combina i tre singoli interruttori a due posizioni in un unico dispositivo (con alcune differenze). Gli interruttori a quattro posizioni sono chiamati anche “interruttori di alimentazione del circuito” poiché vengono utilizzati esclusivamente con trasformatori di alimentazione del circuito. Gli interruttori di alimentazione ad anello possono essere utilizzati in sistemi radiali o ad anello. In un sistema radiale, vengono utilizzati per isolare un trasformatore dagli altri in un gruppo, come nella Figura 13. In un sistema ad anello, tali interruttori vengono più spesso utilizzati per controllare l'alimentazione da una delle due fonti in ingresso (come nella Figura 9).
Uno sguardo più approfondito agli interruttori di alimentazione ad anello va oltre lo scopo di questo articolo e la loro breve descrizione qui viene utilizzata per mostrare il ruolo significativo svolto dai selettori interni del trasformatore nei trasformatori di alimentazione ad anello installati in sistemi radiali e ad anello. Per la maggior parte delle situazioni in cui è necessario un trasformatore sostitutivo in un sistema di alimentazione ad anello, sarà richiesto il tipo di commutazione discusso sopra. Tre interruttori a due posizioni offrono la massima versatilità e, per questo motivo, rappresentano la soluzione ideale in un trasformatore sostitutivo installato in un sistema ad anello.
Riepilogo
Come regola generale, un trasformatore montato su pad di alimentazione radiale indica solitamente un sistema radiale. Con un trasformatore montato su pad di alimentazione ad anello, può essere più difficile determinare la configurazione del circuito. La presenza di selettori interni a bagno d'olio spesso indica un sistema a circuito, ma non sempre. Come accennato all’inizio, i sistemi a circuito chiuso sono comunemente utilizzati laddove è richiesta la continuità del servizio, come ospedali, aeroporti e campus universitari. Per installazioni critiche come queste, sarà quasi sempre necessaria una configurazione specifica, ma molte applicazioni commerciali e industriali consentiranno una certa flessibilità nella configurazione del trasformatore montato su pad fornito, soprattutto se il sistema è radiale.
Se non hai esperienza con le applicazioni di trasformatori montati su pad con alimentazione radiale e ad anello, ti consigliamo di tenere questa guida a portata di mano come riferimento. Sappiamo però che non è esaustivo, quindi non esitare a contattarci se hai ulteriori domande. Lavoriamo duramente anche per mantenere il nostro inventario di trasformatori e componenti ben fornito, quindi fateci sapere se avete un'esigenza applicativa specifica.
Orario di pubblicazione: 08 novembre 2024